■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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