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三角學角度 -- Pi/7


對於 n 為整數,npi/7 的三角函式不能用實有理數的和、積和有限次 開方 來表示,因為 7 不是 費馬素數。 這也意味著 七邊形 不是 可作圖多邊形

TrigonometryAnglesPi7

然而,涉及複數根的精確表示式仍然可以推匯出來,可以使用三角恆等式

 sin(nalpha)=2sin[(n-1)alpha]cosalpha-sin[(n-2)alpha]
(1)

n=7 或透過用復指數表示 sin(pi/7) 並簡化所得表示式來推導。 令 (P(x))_n 表示多項式 P(x)n 次根,使用 Wolfram 語言 的排序函式給出了以下以代數根表示的三角函式,其自變數為 pi/7

cos(pi/7)=(8x^3-4x^2-4x+1)_3
(2)
cot(pi/7)=(7x^6-35x^4+21x^2-1)_6
(3)
csc(pi/7)=(7x^6-56x^4+112x^2-64)_6
(4)
sec(pi/7)=(x^3-4x^2-4x+8)_2
(5)
sin(pi/7)=(64x^6-112x^4+56x^2-7)_4
(6)
tan(pi/7)=(x^6-21x^4+35x^2-7)_4,
(7)

其自變數為 2pi/7

cos((2pi)/7)=(8x^3+4x^2-4x-1)_3
(8)
cot((2pi)/7)=(7x^6-35x^4+21x^2-1)_5
(9)
csc((2pi)/7)=(7x^6-56x^4+112x^2-64)_5
(10)
sec((2pi)/7)=(x^3+4x^2-4x-8)_3
(11)
sin((2pi)/7)=(64x^6-112x^4+56x^2-7)_5
(12)
tan((2pi)/7)=(x^6-21x^4+35x^2-7)_5,
(13)

及其自變數為 3pi/7

cos((3pi)/7)=(8x^3-4x^2-4x+1)_2
(14)
cot((3pi)/7)=(7x^6-35x^4+21x^2-1)_4
(15)
csc((3pi)/7)=(7x^6-56x^4+112x^2-64)_4
(16)
sec((3pi)/7)=(x^3-4x^2-4x+8)_3
(17)
sin((3pi)/7)=(64x^6-112x^4+56x^2-7)_6
(18)
tan((3pi)/7)=(x^6-21x^4+35x^2-7)_6.
(19)

根和 Galois 最小表示式可以使用諸如以下 Wolfram 語言 程式碼獲得

  RootReduce[TrigToRadicals[Sin[Pi/7]]]
  Developer`TrigToRadicals[Sin[Pi/7]]

函式的組合滿足

sin(pi/7)sin((2pi)/7)sin((3pi)/7)=(sqrt(7))/8
(20)
cos(pi/7)cos((2pi)/7)cos((3pi)/7)=1/8
(21)
cos^2(pi/7)-cos(pi/7)cos((2pi)/7)=1/4
(22)

(Bankoff 和 Garfunkel 1973)。 和恆等式由下式給出

 sin(pi/7)-sin((2pi)/7)-sin((4pi)/7)=-(sqrt(7))/2.
(23)

另一個有趣的恆等式由下式給出

 cos^(1/3)((2pi)/7)-[-cos((4pi)/7)]^(1/3)-[-cos((6pi)/7)]^(1/3) 
 =-[1/2(3·7^(1/3)-5)]^(1/3)
(24)

(Borwein 和 Bailey 2003,第 77 頁)。


另請參閱

七邊形, 七邊形三角形, 白銀常數, 三角學角度, 三角學

使用 探索

參考文獻

Bankoff, L. 和 Garfunkel, J. “七邊形三角形。”Math. Mag. 46, 7-19, 1973.Borwein, J. 和 Bailey, D. 實驗數學:21 世紀的合理推理。 Wellesley, MA: A K Peters, 2003.

請按如下方式引用

Weisstein, Eric W. “三角學角度 -- Pi/7。”來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/TrigonometryAnglesPi7.html

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