■正七角形と正九角形(その11)

[Q]正七角形の辺の長さを1,短い方の対角線の長さをx,長い方の対角線の長さをyとする.x,yを求めよ.

[A]芸者の扇を折り畳むという解法が知られれている.それによると,

  1+y/x=y,x+1/y=y

 2つの方程式からxまたはyを消去すると,3次方程式

x^3−x^2−2x+1=0

y^3−2y^2−y+1=0

が得られる.→作図不能

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 円分方程式x^n−1=0において,n=5の場合はy=x+1/xとおいて,

  x^5−1=x^2(x−1)(y^2+y−1)=0

  y=(−1±√5)/2

1の5乗根は1

  α={−1+√5+i(10+2√5)^1/2}/4

  α^2={−1−√5+i(10−2√5)^1/2}/4

  α^3={−1−√5−i(10−2√5)^1/2}/4

  α^4={−1+√5−i(10+2√5)^1/2}/4

n=7の場合もy=x+1/xとおいて

  x^5−1=x^2(x−1)(y^3+y^2+2y−1)=0

つまり3次方程式に帰着する..

n=11の場合もy=x+1/xとおくと,5次方程式

  y^5+y^4−4y^3−3y^2+3y+1=0

に帰着する.

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[まとめ]n=6の場合はn=3の場合の根の平方根,n=8の場合は平方根を3度重ねる,n=9の場合は立方根を重ねる,n=10の場合はn=5の場合の根の平方根.

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