■書ききれなかった数の話(その56)

 普段使っている三角定規には2種類ある.辺の長さの比1:1:√2と1:√3:2であるが,角度は30°,45°,60°と何かと都合がよい.それに対して,ピタゴラス三角形は辺の長さは整数であるが,角度は簡単にはならない.

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【1】θ/πは無理数である

 ピタゴラス三角形のひとつの鋭角をθをする.θ/πは無理数である.

(証)

  a=(m^2−n^2),b=2mn,c=(m^2+n^2)

θ/πが有理数だとして矛盾を導くことにするが,回転行列Rは

  R=[cosθ,−sinθ]=[a/c,−b/c]

    [sinθ, cosθ] [b/c, a/c]

 点P=(c^n,0)とおいて,次のn点

  P,ρ(P),ρ^2(P),・・・,ρ^n-1(P)

を考えると,これらはすべて異なる格子点である.ところが,Z^2で格子正n角形は正方形に限る.θ<π/2であるから,これは不可能である.

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【2】ピタゴラス三角形の角度

 以前,

[Q]e^eに最も近い整数を求めよ

[A]e^e=15.1542・・・

について考えてみた際,a=2またはa=3として,テイラー展開

  exp(x)=exp(a){1+(x−a)+(x−a)^2/2+(x−a)^3/6+・・・}

の誤差項Rを1未満に抑えることを考える.

  R<exp(a)/n!<1

  n!>exp(a)

より,4次近似

  exp(x)=exp(a){1+(x−a)+(x−a)^2/2+(x−a)^3/6+(x−a)^4/24}

を採用した.

[1]x=2.7,a=2 → 14.868

[2]x=2.7,a=3 → 14.8801

[3]x=2.8,a=2 → 16.4214

[4]x=2.8,a=3 → 16.4447

 よって,

[Q]e^eに最も近い整数を求めよ

[A]15

 これと類似の方法でピタゴラス三角形(3,4,5)の内角のうち最小のものを求めてみたい.

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

  1−x^2/2<cosx<1−x^2/2+x^4/24

cosx=3/5とし,x^2について解くと

  2/5<x^2<(30−2√195)/5

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