■対蹠点までの距離(その39)

 cosnθはcosθ=λの多項式として書くことができて,第1種チェビシュフ多項式

  T0(x)=1,

  T1(x)=x,

  T2(x)=2x^2−1,

  T3(x)=4x^3−3x,

  T4(x)=8x^4−8x^2+1,・・・

また,Tn(x)=0の根はcos(kπ/2n),k=1,3,5,・・・,2n−1と表されます.

[1]p1=4,cos^2(π/p1)=1/2の場合

  Pn(λ)=Tn(λ)/2^n-1

n=4のとき

  T4(x)=8x^4−8x^2+1

x^2=(2±√2)/4

Tn(x)=0の根はcos(kπ/2n),k=1,3,5,・・・,2n−1と一致。

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 sinの場合には番号をひとつずらせて,sin(n+1)θ/sinθを考えると,第2種チェビシュフ多項式

  U0(x)=1,

  U1(x)=2x,

  U2(x)=4x^2−1,

  U3(x)=8x^3−4x,

  U4(x)=16x^4−12x^2+1,・・・

また,Un(x)=0の根はcos(kπ/(n+1)),k=1,2,3,・・・,nと表されます.

[2]p1=3,cos^2(π/p1)=1/4の場合

  Pn(λ)=Un(λ)/2^n

n=4のとき

  U4(x)=16x^4−12x^2+1=0

x=(5±1)/4、

Un(x)=0の根はcos(kπ/(n+1)),k=1,2,3,・・・,nと一致。

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[3]p1=5の場合,

  2^nPn(λ)=2τTn(λ)−(τ−1)Un(λ)

  τ=(1+√5)/2

n=4のとき

2τTn(λ)−(τ−1)Un(λ)=2τ(8x^4−8x^2+1)−(τ−1)(16x^4−12x^2+1)=0

2τ^2(8x^4−8x^2+1)−(16x^4−12x^2+1)=0

(16τ^2-16)x^4−(16τ^2-12)x^2+(2τ^2-1)=0

16τx^4−(16τ+4)x^2+(2τ+1)=0

 x^2={(8τ+2)±(48τ+36)}/16τ

数値的にcos(π/30)と一致。

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