■円分多項式と正多角形(その31)
z^n-1=(z-1)(z^n-1+z^n-2+・・・+1)=0
nは素数かつn-1は2のベキ乗の両方の条件を満たさなければならない。
これはフェルマー素数によってのみ満たされる。
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z^2-1=0
z^3-1=(z-1)(z^2+z+1)=0→フェルマー素数かつ2次方程式
z^4-1=(z^2-1)(z^2+1)=0→2次方程式
z^5-1=0→フェルマー素数→z^4+z^3+z^2+z+1=0は2次方程式に帰着できる。
z^6-1=0→(z^2)^3-1=0→n=6ではn=3に対する角度を求めて、それを2等分すればよい。→さらに2等分するとn=12,24,48,・・・の場合が解ける。
z^7-1=0→7はフェルマー素数ではないかつ6は2のベキ乗ではない
z^8-1=0→(z^2)^4-1=0→n=8ではn=4に対する角度を求めて、それを2等分すればよい。→さらに2等分するとn=16,32,64・・・の場合が解ける。
z^9-1=0→(z^3)^3-1=0→8は2のベキ乗であるが、9はあいにく合成数である。3乗根を幾何学的に解くのは無理である。
z^10-1=0→(z^2)^5-1=0→n=10ではn=5に対する角度を求めて、それを2等分すればよい。→さらに2等分するとn=20,40,80・・・の場合が解ける。
z^11-1=0→7はフェルマー素数ではないかつ10は2のベキ乗ではない
z^13-1=0→13はフェルマー素数ではないかつ12は2のベキ乗ではない
z^15-1=0→15=3・5は2つの異なるフェルマー素数の積である。→n=51,85,355・・・の場合が解ける。
z^17-1=0→フェルマー素数かつ16は2のベキ乗である
z^257-1=0→フェルマー素数かつ256は2のベキ乗である
z^65567-1=0→フェルマー素数かつ65536は2のベキ乗である
z^(2^32+1)-1=0→2^32は合成数である
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フェルマー素数は,簡単で自明な漸化式
Fn+1=(Fn-1)^2+1
Fn+1-2=Fn(Fn-2)
を満たしている。
これより、
Fn-2=F0F1・・・Fn-1
すなわち、Fn-2はそれよりちいさいすべてのフェルマー数で割り切れる。
→すべてのフェルマー数は互いに素であることが証明される。
フィボナッチ数列において、10^100番目と10^100+1番目の数の最大公約数は1なのである。
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