■同じ円に内接するいくつかの正多角形(その6)

[1]cos(π/7)

 cos(π/7)が3次方程式:8x^3-4x^2-4x+1=0の解として得られます.

  x=1/6{1+√7cos(1/3arctan3√3)+√21sin(1/3arctan3√3)}=0.900969

 すぐに思いつくのは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次方程式に還元させてみよう.

 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.後者の方が方程式の次数が下がり,(n-1)/2次方程式となることがおわかりいただけるであろう.

[2]cos(2π/7)

 θ=2π/7,cosθ=xとおくと

  7θ=2π,4θ=2π-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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