■正多角形の作図問題(その4)

辺数3,4,5,6,8,10,12,15,16の正多角形は作図できますが、辺数7,9,11,13,14の正多角形は作図できないことから、正17角形もそうであろうと推察されます。ところが、1796年、ガウスは19才のときに正17角形の作図を思いつき、のみならず、nが素数の正n角形について、n=22^m+1が素数の場合に限り定規とコンパスだけで作図可能であることを発見しています。

正7角形も正9角形も作図できないのに、まさか正17角形が作図できるとはと思うのが普通なのでしょうが、このことを用いると、m=0のとき正3角形、m=1のとき正5角形、m=2のとき正17角形となり、作図可能であることがわかります。当然、ずっと面倒になるでしょうが、正257角形(m=3)、正65537角形(m=4)も作図可能です。

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1796年,ガウスは

cos(2π/17)=1/16・(A+B+C)=0.932472・・・

A=-1+√17

B=(34-2√17)^1/2

C=2{(17+3√17)-(34-2√17)^1/2-2(34+2√17)^1/2 }^1/2

となり,正17角形が定規とコンパスだけで作図可能であることを示しています.

単位円に内接する正十七角形の辺の長さは

2sin(π/17)=1/2√2・(A-B-C)^1/2=0.367499・・・

A=17-√17

B=(34-2√17)^1/2

C=2{(17+3√17)-(34-2√17)^1/2-2(34+2√17)^1/2 }^1/2

の形で与えられる.

正17角形では3重根号数や4重根号数が登場し、誰でも寒気を感じることでしょう。実際、気力が失われそうな作業が待ち受けていますが,正17角形は定規とコンパスで作図できるのです。

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