■円分多項式と正多角形(その40)
【1】cos(π/7)
cos(π/7)が3次方程式:8x^3−4x^2−4x+1=0の解として得られる.
x=1/6{1+√7cos(1/3arctan3√3)+√21sin(1/3arctan3√3)}=0.900969
7倍角の公式
cos7θ=64cos^7θ−112cos^5+56cos^3−7cosθ
において,θ=π/7,cosθ=xとおくと
64x^7−112x^5+56x^3−7x=−1
7次方程式の解として得られるというものであるが,3次方程式に還元するうまい手があるはずである.
たとえば,sin(π/10)を求めるのに,θ=π/10とおくと
5θ=π/2,3θ=π/2−2θ
より,
cos3θ=sin2θあるいはsin3θ=cos2θ
こうすれは5次方程式を解く必要はない.
前者は
4cos^3θ−3cosθ=2sinθcosθ
4cos^2θ−3=2sinθ
4sin^2θ+2sinθ−1=0
より2次方程式に帰着する.
後者は
−4sin^3θ+3sinθ=1−2sin^2θ
となって,3次方程式が現れる.それでも
(sinθ−1)(4sin^2θ+2sinθ−1)=0
と因数分解すれは同じ2次方程式に到達する.
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θ=π/7,cosθ=xとおくと
7θ=π,4θ=π−3θ
より,
cos4θ=−cos3θあるいはsin4θ=sin3θ
前者は4次方程式
8cos^4θ−8cos^2θ+1=−4cos^3θ+3cosθ
後者は
8sinθcos^3θ−4sinθcosθ=−4sin^3θ+3sinθ
8cos^3θ−4cosθ=−4sin^2θ+3
8cos^3θ−4cosθ=4cos^2θ−1
より3次方程式:8x^3−4x^2−4x+1=0に帰着するというわけである.
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