【解答】
与えられた方程式
について考える.
とする.1以外の2根を とすると,
とおける.解と係数の関係から,
である.が実数だから,はどちらも実数か,どちらも複素数かのいずれかである.
それぞれのケースを個別に考える.
図 1: 単位円上の根 の配置(左:実数解の場合,右:共役複素数解の場合).
の時
この時,がとりうる値はのみだから,あり得る組み合わせは で,(式3)より
である.
の時
から となり, とあわせて,, と置ける.
この時(式3)より
だから,
である.
以上(式4),(式6)をまとめると,(式4)の場合のは(式6)に含まれるから,
である.逆にこの時一根が1で他の二根はその絶対値がいずれも1になるから十分である.