[3]n=3
x=4cosθ-cos4θ=-8cos^4θ+8cos^2θ+4cosθ-1
y=4sinθ-sin4θ=-4sinθ(2cos^3θ-cosθ-1)
D0:x^2+y^2=-8cos3θ+17=-32cos^3θ+24cosθ+17
D3:x(x^2-3y^2)=(-8cos^4θ+8cos^2θ+4cosθ-1){(-8cos^4θ+8cos^2θ+4cosθ-1)^2-48(1-cos^2θ)(2cos^3θ-cosθ-1)^2}
あるいは
x(x^2-3y^2)=x(-3(x^2+y^2)+4x^2)
デルトイド,アステロイドのように
f(x,y)=(x^2+y^2+a)^4+bx(x^2-3y^2)+c=0
とうまい具合に表せるとは限らないので,
f(x,y)=(x^2+y^2)^4+a(x^2+y^2)^3+b(x^2+y^2)^2+c(x^2+y^2)+dx(x^2-3y^2)+e=0
と仮定します.
cosθ=1 → x^2+y^2=9,x(x^2-3y^2)=27
cosθ=-1 → x^2+y^2=25,x(x^2-3y^2)=-125
cosθ=0 → x^2+y^2=17,x(x^2-3y^2)=47
cosθ=1/2 → x^2+y^2=25,x(x^2-3y^2)=-125
cosθ=-1/2 → x^2+y^2=9,x(x^2-3y^2)=27
これで整数点,有理点が3つ得られました.どうしても整数点,有理点にこだわりたいならばcosθ=1/3,1/4,・・・とおくか,
cosθ=(1-t^2)/(1+t^2)
sinθ=2t/(1+t^2)
と表せばよいのですが,非有理点でもかまわなければ,
cosθ=1/√2 → x^2+y^2=17+4√2,x(x^2-3y^2)=1-26√2
cosθ=-1/√2 → x^2+y^2=17-4√2,x(x^2-3y^2)=1+26√2
を用いることもできます.
(x^2+y^2,x(x^2-3y^2))=(9,27),(25,-125),(17,47),(17+4√2,1-26√2),(17-4√2,1+26√2)を利用した未定係数法により
a=-20,b=-10,c=-180,d=512,e=-3375
が求められました.未定係数法の計算は畏友・阪本ひろむ氏にお願いしました.すなわち,n=3は8次曲線:
f(x,y)=(x^2+y^2)^4-20(x^2+y^2)^3-10(x^2+y^2)^2-180(x^2+y^2)+512(x^3-3xy^2)-3375=0
となります.
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[4]n=4
x=5cosθ-cos5θ=-16cos^5θ+20cos^3θ
y=5sinθ-sin5θ=-16sin^5+20sin^3θ
D0:x^2+y^2=-10cos4θ+26=-80cos^4θ+80cos^2θ+16=80cos^2θsin^2θ+16
D4:x^2y^2=16cos^6θ(4cos^2θ-5)^2・16sin^6θ(4sin^2θ-5)^2=16^2cos^6θsin^6θ(16cos^2θsin^2θ+5)^2
cosθを消去すると,10次式
(x^2+y^2-16)^3(x^2+y^2+9)^2-50000x^2y^2=0
が得られます.
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