■直観幾何学研究会(その9)
だいぶ寄り道したが,もう少し道草を続けたい.
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[1]cos(π/7)
cos(π/7)が3次方程式:8x^3−4x^2−4x+1=0の解として得られます.
x=1/6{1+√7cos(1/3arctan3√3)+√21sin(1/3arctan3√3)}=0.900969
すぐに思いつくのは7倍角の公式
cos7θ=64cos^7θ−112cos^5+56cos^3−7cosθ
において,θ=π/7,cosθ=xとおくと
64x^7−112x^5+56x^3−7x=−1
7次方程式の解として得られるというものであるが,3次方程式に還元させてみよう.
θ=π/7,cosθ=xとおくと
7θ=π,4θ=π−3θ
より,
cos4θ=−cos3θあるいはsin4θ=sin3θ
前者は4次方程式
8cos^4θ−8cos^2θ+1=−4cos^3θ+3cosθ
後者は
8sinθcos^3θ−4sinθcosθ=−4sin^3θ+3sinθ
8cos^3θ−4cosθ=−4sin^2θ+3
8cos^3θ−4cosθ=4cos^2θ−1
より3次方程式:8x^3−4x^2−4x+1=0に帰着する.後者の方が方程式の次数が下がり,(n−1)/2次方程式となることがおわかりいただけるであろう.
[2]cos(2π/7)
θ=2π/7,cosθ=xとおくと
7θ=2π,4θ=2π−3θ
より,
cos4θ=cos3θあるいはsin4θ=−sin3θ
前者は4次方程式
8cos^4θ−8cos^2θ+1=4cos^3θ−3cosθ
後者は
8sinθcos^3θ−4sinθcosθ=4sin^3θ−3sinθ
8cos^3θ−4cosθ=4sin^2θ−3
8cos^3θ−4cosθ=−4cos^2θ+1
より3次方程式:8x^3+4x^2−4x−1=0に帰着するというわけである.
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