■チェビシュフ多項式と正多角形(その3)
z=cosπ/7+isinπ/7=
z=cos2π/14+isin2π/14
を解とする方程式は
z^14=1
z^13+z^12・・・・+z+1=0
であるが,cosπ/7を解とする方程式を考えてみよう.
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θ=π/7,7θ=πより,
cos(3θ+4θ)=−1
cos(3θ)=−cos(4θ)
3倍角の公式は
cos(3θ)=4cos^3θ−3cosθ
4倍角の公式を知らなければ,倍角の公式を2回適用して
cos(4θ)=2cos^22θ−1=8cos^4θ−8cos^2θ+1
したがって,cosπ/7を解とする方程式は
4x^3−3x=−8x^4+8x^2−1→T3(x)=-T4(x)と同値
8x^4+4x^3−8x^2−3x+1=0
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実は,この方程式はcosπ/7のみならず,cos3π/7,cos5π/7,cos7π/7=cosπ=−1も解となる.
したがって,
8x^4+4x^3−8x^2−3x+1=0
(x+1)(8x^3−4x^2−4x+1)=0
と因数分解できる.
cosπ/7,cos3π/7,cos5π/7は,
8x^3−4x^2−4x+1=0
の3根となる.
根と係数の関係より
cosπ/7+cos3π/7+cos5π/7=4/8=1/2
cosπ/7・cos3π/7・cos5π/7=−1/8
が示される.
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[雑感]元々の問題は
cosπ/7−cos2π/7+cos3π/7=1/2
を示せというものだったらしいが,
−cos2π/7=cos5π/7
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