■円分多項式と正多角形(その9)
μ(n)=1 (n=1、nが偶数個の相異なる素数の積)
μ(n)=0 (nが平方数によって割り切れる)
μ(n)=-1 (nが奇数個の相異なる素数の積)
μ(1)=1,μ(2)=-1,μ(3)=-1,μ(4)=0
μ(5)=-1,μ(6)=1,μ(7)=-1,μ(8)=0
μ(9)=0,μ(10)=1,
メビウス関数を使って、P(n)=x^n−1の因数分解
Pn(x)=x^n−1=ΠΦk(x)
を行ってみたい。ここで、
Φn(x)=Π(x^d-1)^μ(n/d)
で与えられる。
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x^n−1の因数分解が,nの約数dを使って次のように書かれることを考えます.
x−1=Φ1(x)
x^2−1=Φ1(x)Φ2(x)
x^3−1=Φ1(x)Φ3(x)
x^4−1=Φ1(x)Φ2(x)Φ4(x)
x^5−1=Φ1(x)Φ5(x)
x^6−1=Φ1(x)Φ2(x)Φ3(x)Φ6(x)
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x^18−1=Φ1(x)Φ2(x)Φ3(x)Φ6(x)Φ9(x)Φ18(x)
x^36−1=Φ1(x)Φ2(x)Φ3(x)Φ4(x)Φ6(x)Φ9(x)Φ12(x)Φ18(x)Φ36(x)
すると,円分多項式は
Φ1(x)=x−1
Φ2(x)=x+1
Φ3(x)=x^2+x+1
Φ4(x)=x^2+1
Φ5(x)=x^4+x^3+x^2+x+1
Φ6(x)=x^2−x+1
Φ7(x)=x^6+x^5+x^4+x^3+x^2+x+1x−1
Φ8(x)=x^4+1
Φ9(x)=x^6+x^3+1
Φ12(x)=x^4−x^2+1
Φ15(x)=x^8−x^7+x^5−x^4+x^3−x+1
Φ16(x)=x^8+1
Φ18(x)=x^6−x^3+1
Φ24(x)=x^8−x^4+1
Φ36(x)=x^12−x^6+1
と定まります.
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n=6の場合、
x^6−1=Φ1(x)Φ2(x)Φ3(x)Φ6(x)
Φ1(x)=x−1
Φ2(x)=(x^2−1)/(x−1)=x+1
Φ3(x)=(x^3−1)/(x−1)=x^2+x+1
Φ6(x)=(x−1)(x^6−1)/(x^2−1)(x^3−1)=x^2−x+1
ここでΦ1(x)はすべてのPn(x)の共通根であるx=1
Φ2(x)はP2(x)の残りの根、すなわち原始根x=-1
Φ3(x)はP3(x)の残りの根、すなわち2つの原始根
Φ6(x)はP6(x)の残りの根、すなわち2つの原始根
をとり、複素平面上、互いの60度の角度をなす
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