■ガウスのペンタグラム(その57)
N=5については非正5角形版を作成したが、それ以外では測地線条件を満たすことができるのだろうか?
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このための条件式を作るのは難しそうである。A+a=πのような式が欲しいところであるが…
円弧でない四角形についてトレミーの定理:AC+BD=EFが成り立つ
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}
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a+a'=π/2
小二等辺三角形部分より
cosa=cos b'cosd'=sinbsind
cosb=sinasinc
cosc=sinbsind
cosd=sincsinaが成り立つ
ここで、abcdをαβγδに改める
cosα=sinδsinβ
cosβ=sinαsinγ
cosγ=sinβsinδ
cosδ=sinγsinα
五角形の場合の式と本質的に等しい式が出たのではなかろうか
a=(tanα)^2
b=(tanβ)^2
c=(tanγ)^2
d=(tanδ)^2
e=(tanε)^2
1+a=cd,1+b=de,1+c=ea,1+d=ab,1+e=bc
(cosα)^2=1/cd
(cosβ)^2=1/de
(cosγ)^2=1/ea
(cosδ)^2=1/ab
(cosε)^2)=1/bc
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a=(tanα)^2とおく
1+(tanα)^2=1/(cosα)^2=1/(sinδsinβ)^2=(1+(tanδ)^2)/(tanδ)^2・(1+(tanβ^2)/(tanβ)^2=(1+d)/d・(1+b)/b
1+a=(1+b)/b・(1+d)/d
1+b=(1+c)/c・(1+a)/a
1+c=(1+d)/d・(1+b)/b
1+d=(1+a)/a・(1+c)/c
フリーズは形成できないが、
これらの式はペンタグラムでも成り立つ
1+e=(1+a)/a・(1+d)/d
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a=1, b=1とすると
2=2・(1+d)/d
NG
a=1, b=2とすると
2=3/2・(1+d)/d
4d=3(1+d),d=3
3=(1+c)/c・2
3c=2(1+c),c=2
3=4/3・3/2
1+c=4/3・3/2=2,c=1
4=2・2
a=1, b=3とすると
2=4/3・(1+d)/d
6d=4(1+d),d=2
1+c=3/2・4/3,c=1
3=2・2となって合わない
a=2, b=3とすると
3=4/3・(1+d)/d
9d=4(1+d),d=4/5
1+c=9/4・4/3,c=2
9/5=3/2・3/2となって合わない
a=2, b=4とすると
3=5/4・(1+d)/d
12d=5(1+d),d=5/7
1+c=12/5・5/4,c=2
12/5=3/2・3/2となって合わない
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90度を条件としている
1+a=(1+b)/b・(1+d)/d
1+b=(1+c)/c・(1+a)/a
1+c=(1+d)/d・(1+b)/b
1+d=(1+a)/a・(1+c)/c
a=c,b=dとおくと
1+a=(1+b)/b・(1+b)/b
1+b=(1+a)/a・(1+a)/a
b=(1+1/a)(1+1/a)-1=2/a+1/a^2=(2a+1)/a^2
1+b=(a+1)^2/a^2
1+a={(a+1)^2/(2a+1)}^2
(2a+1)^2=(a+1)^3
4a^2+4a+1=a^3+3a^2+3a+1
a^3-a^2-a=0
a=τ
b=(2τ+1)/τ^2=τ・・・これは正方形である
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