■正多角形の作図と原始根(その272)

[Q]cos2π/13+cos6π/13+cos18π/13=?

[Q]sin2π/13+sin6π/13+sin18π/13=?

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これらの解法を紹介したい.

 α=cos2π/13+isin2π/13

 α^k=cos2kπ/13+isin2kπ/13

β=α+α^3+α^4+α^9+α^10+α^12とおく.

α^13=1→(α−1)(α^12+α^11+α^10+α^9+α^8+α^7+α^6+α^5+α^4+α^3+α^2+α+1)=0

β~=(α+α^3+α^4+α^9+α^10+α^12)~=α^2+α^5+α^6+α^7+α^8+α^11

β+β~=−1・・・αが消える

β・β~=−3・・・αが消える・・・αが消える

 したがって,β,β~はz^2+z−3=0の2根

  (−1±√13)/2

  β=(−1+√13)/2,β~=(−1−√13)/2

[A]cos2π/13+cos6π/13+cos8π/13+cos18π/13+cos20π/13+cos24π/13

=cos2π/13+cos6π/13+cos8π/13−cos5π/13−cos7π/13−cos11π/13

=(−1+√13)/2

[A]sin2π/13+sin6π/13+sin8π/13+sin18π/13+sin20π/13+sin24π/13

=sin2π/13+sin6π/13+sin8π/13−sin5π/13−sin7π/13−sin11π/13

=(−1−√13)/2

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mod13で考える。

2^1=2,2^2=4,2^3=8,2^4=3,2^5=6,2^6=12

2^7=11,2^8=9,2^9=5,2^10=10,2^11=7,2^12=1

項の順番に従って4群に分けると

a^2+a^6++a^5

a^4+a^12+a^10

a^8+a^11+a^4

a^3+a^9+a

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a1=α+α^12、a3=α^3+α^10、a4=α^4+α^9とおくと

a1+a3+a4=b1=(−1+√13)/2

γ・δ=α^4+α^11+α^2+α^9

δ・ε=α^7+α^12+α+α^6

ε・γ=α^5+α^10+α^3+α^8

γ・δ+δ・ε+ε・γ=-1

γ・δ・ε=(α^4+α^11+α^2+α^9)(α^4+α^9)=α^8+α^2+α^6+1+1+α^7+α^11+α^5=2+β~=(3−√13)/2

γ、δ,εはx^3-(−1+√13)/2x^2-x-(3−√13)/2=0の解である,γ=2cos(2π/13)

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α^2+α^5+α^6+α^7+α^8+α^11=(−1−√13)/2

b2=α^2+α^11,b5=a^5+α^8,b6=α^6+α^7

B2+b5+b6=(−1−√13)/2

b2b5=a^7+a^10+a^3+a^6

b2b6=a^8+a^9+a^4+a^5

b5b6=a^11+a^12+a+a^2

b2b5b6=1+a^3+a^9+a^12+a+a^4+a^10+1=2+b1=(3+√13)/2

b2,b5,b6εはx^3-(−1-√13)/2x^2-x-(3+√13)/2=0の解である,b2=2cos(4π/13)

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