■ガウスのペンタグラム(その30)

球面五角形の辺の長さをαとする。

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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+(sinα)^2cosω

正三角形について、

ω’=π-ω

cos2α=(cos2α)^2+(sin2α)^2cosω'

cos2α=(cos2α)^2-(sin2α)^2cosω

cosω={(cos2α)^2-cos2α}/(sin2α)^2

cosβ=(cosα)^2+(sinα)^2{(cos2α)^2-cos2α}/(sin2α)^2

1-φ^2(1-cosα)=(cosα)^2+(sinα)^2{(cos2α)^2-cos2α}/4(cosα)^2(sinα)^2

1-φ^2(1-cosα)=(cosα)^2+{(cos2α)^2-cos2α}/4(cosα)^2

1-φ^2(1-cosα)=(cosα)^2+{2(cosα)^2-1}{(cosα)^2-1}}/2(cosα)^2

2(cosα)^2{1-φ^2(1-cosα)}=2(cosα)^4+{2(cosα)^2-1}{(cosα)^2-1}

2(cosα)^2{1-φ^2(1-cosα)}=4(cosα)^4-3(cosα)^2+1

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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(cosα)に関する4次方程式になる。

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