■正多角形の作図と原始根(その200)

[Q]cos2π/13+cos6π/13+cos18π/13=?

[Q]sin2π/13+sin6π/13+sin18π/13=?

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これらの解法を紹介したい.

 α=cos2π/13+isin2π/13

 α^k=cos2kπ/13+isin2kπ/13

β=α+α^3+α^4+α^9+α^10+α^12とおく.

α^13=1→(α−1)(α^12+α^11+α^10+α^9+α^8+α^7+α^6+α^5+α^4+α^3+α^2+α+1)=0

β~=(α+α^3+α^4+α^9+α^10+α^12)~=α^2+α^5+α^6+α^72+α^8+α^11

β+β~=−1・・・αが消える

β・β~=−3・・・αが消える・・・αが消える

 したがって,β,β~はz^2+z−3=0の2根

  (−1±√13)/2

  β=(−1+√13)/2,β~=(−1−√13)/2

[A]cos2π/13+cos6π/13+cos8π/13+cos18π/13+cos20π/13+cos24π/13

=cos2π/13+cos6π/13+cos8π/13−cos5π/13−cos7π/13−cos11π/13

=(−1+√13)/2

[A]sin2π/13+sin6π/13+sin8π/13+sin18π/13+sin20π/13+sin24π/13

=sin2π/13+sin6π/13+sin8π/13−sin5π/13−sin7π/13−sin11π/13

=(−1−√13)/2

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さらに

γ=α+α^3+α^9、δ=α^4+α^10+α^12とおくと

γ+δ=β=(−1+√13)/2

γ・δ=3+β^=3+(−1−√13)/2

γ、δはx^2-(γ+δ)x+γ・δ=0の解であるから

[A]cos2π/13+cos6π/13+cos8π/13=(−1+√13)/4

[A]sin2π/13+sin6π/13+sin8π/13=1/4・{26-6√12}^1/2

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mod13で考える。

2^1=2,2^2=4,2^3=8,2^4=3,2^5=6,2^6=12

2^7=11,2^8=9,2^9=5,2^10=10,2^11=7,2^12=1

項の順番に従って4群に分けると

a^2+a^6++a^5

a^4+a^12+a^10

a^8+a^11+a^4

a^3+a^9+a

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