■大円弧多面体(その41)
(その35)に誤り
球面五角形の辺の長さをαとする。
a=(tanα)^2とおくと、1+a=a^2, a=(1+√5)/2=φ
tanα=√τ
cosα=1/τ
これがどのようにして求められたものなのか考える。
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正五角形の1辺の長さをaとすると対角線の長さはaφです
正五角形の辺に対する中心角α度と対角線に対する中心角β
それらのなす角ωを求めたい。
sin(α/2)=a
sin(β/2)=aφ=φsin(α/2)
より,
β=2arcsin(φsin(α/2))=arccos{1-2(φsin(α/2))^2}
二等辺三角形について
cosβ=(cosα)^2+sin(α)^2cosω
ここで、
ω=π-α
cosβ=(cosα)^2-sin(α)^2cosα
1-φ^2(1-cosα)=(cosα)^2-(1−(cosα)^2)cosα=(cosα)^2-cosα+(cosα)^3
(cosα)に関する3次方程式となったが、n=5の場合は
cosα=1/τを代入すると
左辺=1-τ^2(1-1/τ)=1-τ^2+τ=0
右辺=1/τ^2-1/τ+1/τ^3=−φ+2-φ+1+ 2φ−3=0
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これを一般化すると
φ⇒2cos(π/n)
にすればいいのであるが、いずれにせよこの方程式は既約3次方程式になることから、定規とコンパスで作図可能でないことが理解される。
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x=cosαとおくと,0<x<1
x^3+x^2-x-1=(x-1)(2cosπ/n)^2
=(x-1)(x^2+x+1)+x(x-1)
=(x-1)(x+1)^2=(x-1)(2cosπ/n)^2
(x+1)^2=(2cosπ/n)^2
x+1=(2cosπ/n)
x=(2cosπ/n)-1・・・n=5のときx=1/τ
n=3のとき、x=0
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右辺はnが大きくなるにつれて大きくなるから、xは減少することになる。
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