■初等幾何の楽しみ(その72)

 周長が

  ∫(0,x)1/(1-x^n)^(1/2)dx   (n=1~6)

で与えられる曲線をm等分する問題を考えてきた.等分される曲線は整数分の1という条件が付いているだけで,もちろん,それそれの長さは無理数でもかまわない.

 これまで,解析解が得られたものを(n,m)=○,数値解が得られたものを(n,m)=△,どちらも得られなかったものを(n,m)=×で表すことにすると

  (1,2)=○   (4,2)=○

  (1,3)=○   (4,3)=○

  (1,5)=○   (4,5)=△

  (2,2)=○   (5,2)=×

  (2,3)=○   (5,3)=×

  (2,5)=○   (5,5)=×

  (3,2)=△   (6,2)=○

  (3,3)=×   (6,3)=△

  (3,5)=×   (6,5)=△

となる.

 とくにn=4,n=6の場合は,ワイエルシュトラスのペー関数pが使える.pの加法定理p(nu)は偶関数なのでpの有理関数となるから,計算上のアドバンテージが得られるというわけである.

  p(nu)=1

を解いて,

  p(u)=w,z=1/√w

とする.阪本ひろむ氏の計算によると,wは

  m     n=4             n=6

  2   2.41421(1+√2)   2.73205(1+√3)

  3   5.27451    6.10724

  4   9.33034    10.8517

  5   14.5588    16.9544

  6   20.9544    24.4139

  7   28.5153    33.2298

  8   37.2407    43.4021

  9   47.1302    54.9307

 10   58.1837    67.8157

 11   70.4009    82.0570

 12   83.7819    97.6545

 13   98.3266    114.608

 14   114..35    132.919

 15   130.907    152.585

と数値解を確認.

 解析解は試していないが因数分解により,解析解が一部のみでる場合がある.その結果,(その65)に示したように

[1]任意等分可能・・・・・・カージオイド

[2]2^mΠpi 等分可能・・・円,レムニスケート

[3]2^m等分可能・・・・・・r^3/2=cos(3θ/2),r^3=cos(3θ)

[4]2等分すら不可能・・・・r^5/2=cos(5θ/2)

と分類できると推察されるのである.r^3/2=cos(3θ/2)は微妙?

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