■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.
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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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