■正多面体の正多角形断面(その333)
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
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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このように見えない関係式に縛られているのだと思われる。
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cos(7t)=-1=64(cost)^7-112(cost)^5+56(cost)^3-7(cost)
cos(6t)=-cost=32(cost)^6-48(cost)^4+18(cost)^2-1
cos(5t)=-cos2t=-2(cost)^2+1=16(cost)^5-20(cost)^3+5(cost)
cos(4t)=-cos3t=-4(cost)^3+3cost=8(cost)^4-8(cost)^2+1
のほかにも
cos(8t)=-cost=128(cost)^8-256(cost)^6+160(cost)^4-32(cost)^2+1
などがある。
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y=2costとおくと、
y^8/2-4y^6+10y^4-8y^2+1=-y/2
y^7/2-7y^5/2+7y^3-7y/2=-1
y^6/2-3y^4+9y^2/2-1=-y/2
y^5/2-5y^3/2+5y/2=-y^2/2+1
y^4/2-2y^2+1=-y^3/2+3y/2
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y^8=・・・、y^7=・・・、y^4=・・・の形に整理する
y^8-8y^6+20y^4-16y^2+2=-y
y^7-7y^5+14y^3-7y=-2
y^6-6y^4+9y^2-2=-y
y^5-5y^3+5y=-y^2+2
y^4-4y^2+2=-y^3+3y
y^8=8y^6-20y^4+16y^2-y+2
y^7=7y^5-14y^3+7y-2
y^6=6y^4-9y^2-y+2
y^5=5y^3-y^2-5y+2
y^4=-y^3+4y^2+3y-2
いろいろな表現型があるようだ
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