■正多面体の正多角形断面(その334)

 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.

===================================

  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

===================================

 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.

===================================

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。

===================================

cos(7t)=-1=64(cost)^7-112(cost)^5+56(cost)^3-7(cost)・・・cosπ/7のみならず,cos3π/7,cos5π/7,cos7π/7=cosπ=−1も解となる.

cos(6t)=-cost=32(cost)^6-48(cost)^4+18(cost)^2-1・・・cosπ/7のみならず,cos3π/7,cos5π/7,cos7π/7=cosπ=−1も解となる.

cos(5t)=-cos2t=-2(cost)^2+1=16(cost)^5-20(cost)^3+5(cost)・・・cosπ/7のみならず,cos3π/7,cos5π/7,cos7π/7=cosπ=−1も解となる.

cos(4t)=-cos3t=-4(cost)^3+3cost=8(cost)^4-8(cost)^2+1・・・cosπ/7のみならず,cos3π/7,cos5π/7,cos7π/7=cosπ=−1も解となる.

のほかにも

cos(8t)=-cost=128(cost)^8-256(cost)^6+160(cost)^4-32(cost)^2+1・・・cosπ/7のみならず,cos3π/7,cos5π/7,cos7π/7=cosπ=−1も解となる.

などがある。

===================================

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

===================================

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

===================================

どれも(y+2)で因数分解できる

y^8-8y^6+20y^4-16y^2+y-2=(y+2)(y^7-2y^6-4y^5+8y^4+4y^3-8y^2+1)

y^7-7y^5+14y^3-7y+2=(y+2)=(y^6-2y^5-3y^4+6y^3+2y^2-4y+1)

y^6-6y^4+9y^2+y-2=(y+2)(y^5-2y^4-2y^3+4y^2+y-1)

y^5-5y^3+y^2+5y-2=(y+2)(y^4-2y^3-y^2+3y-1)

y^4+y^3-4y^2-3y+2=(y+2)(y^3-y^2-2y+1)

(その330)と一致・・・y^3-y^2-2y+1=0

===================================