■チェビシュフ多項式と正多角形(その7)
θ=π/5,5θ=πのとき、
cos(2θ+3θ)=−1
cos(3θ)=cos(π−2θ)=−cos(2θ)
4cos^3θ−3cosθ=2cos^2θ−1
4x3−2x^2−3x+1=0→T3(x)=-T2(x)と同値
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Tn(cosθ)=cosnθ、Un(cosθ)=sin(n+1)θ/sinθ
X=cosθとおくと
Tn(X)=cosnθ、Un(X)=sin(n+1)θ/sinθ
x=2cos(2θ)とおくと
x=4cos^2θ-2
√(x+2)=2X
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n=k-1,θ=2φとすると
Uk-1(cos2φ)=sin2kφ/sin2φ
x=2cos2φとすると
Uk-1(x/2)=sin2kφ/sin2φ
一方、
sin2kφ/sin2φ=sin2kφ/sinφ・1/2cosφ
cosφ=Xとおくと
sin2kφ/sinφ・1/2cosφ=U2k-1(X)/2X
以上より
Uk-1(x/2)=U2k-1(X)/2X
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Uk(x/2)+Uk-1(x/2)={sin(2k+2)φ+sin2kφ}/sin2φ
=2sin(2k+1)φcosφ/sin2φ
=sin(2k+1)φ/sinφ=U2k(X)
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n=k,θ=2φとすると
Tk(cos2φ)=cos2kφ
x=2cos2φとすると
Tk(x/2)=cos2kφ=T2k(X)
n=k-1,θ=2φとすると
Tk-1(cos2φ)=cos(2k-2)φ
x=2cos2φとすると
Tk-1(x/2)=cos2(k-1)φ=T2(k-1)(X)
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Tk(x/2)+Tk-1(x/2)={cos(2k)φ+cos(2k-2)φ}
=2cos(2k-1)φcosφ
=2XT2k-1(x)
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Uk(x/2)-Uk-1(x/2)={sin(2k+2)φ-sin2kφ}/sin2φ
=2cos(2k+1)φsinφ/sin2φ
=cos(2k+1)φ/cosφ=T2k+1(X)/X
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Tn(X)=0
n=evenのとき、Tk(x/2)=T2k(X)、n=2kより、
Tn/2(x/2)=0
n=oddのとき、Uk(x/2)-Uk-1(x/2)=T2k+1(X)/X,n=2k+1より、
U(n-1)/2(x/2)-U(n-3)/2(x/2)=0
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