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三角学角度 -- Pi/11


对于 npi/11 的三角函数,当 n 为整数时,不能用实有理数的和、积和有限次开方来表示,因为 11 不是费马素数。这也意味着正十一边形不是可作图多边形。

然而,涉及复数根的精确表达式仍然可以使用多倍角公式推导出来

 sin(nalpha)=(-1)^((n-1)/2)T_n(sinalpha),
(1)

其中 T_n(x) 是第一类切比雪夫多项式。代入 n=11 得到

 sin(11alpha)=sinalpha(11-220sin^2alpha+1232sin^4alpha 
 -2816sin^6alpha+2816sin^8-1024sin^(10)alpha).
(2)

alpha=pi/11x=sin^2alpha 则得到

 sinpi=0=11-220x+1232x^2-2816x^3+2816x^4-1024x^5.
(3)

但是这个五次方程有一个循环伽罗瓦群,因此 x,以及 sin(pi/11),可以用根式(复数的根式)表示。显式表达式非常复杂,但可以使用 Wolfram 语言生成,通过Developer`TrigToRadicals[Sin[Pi/11]].

... 的三角函数可以显式地表示为多项式的根

cos(pi/(11))=(32x^5-16x^4-32x^3+12x^2+6x-1)_5
(4)
cot(pi/(11))=(11x^(10)-165x^8+462x^6-330x^4+55x^2-1)_(10)
(5)
csc(pi/(11))=(11x^(10)-220x^8+1232x^6-2816x^4+2816x^2-1024)_(10)
(6)
sec(pi/(11))=(x^5-6x^4-12x^3+32x^2+16x-32)_3
(7)
sin(pi/(11))=(1024x^(10)-2816x^8+2816x^6-1232x^4+220x^2-11)_6
(8)
tan(pi/(11))=(x^(10)-55x^8+330x^6-462x^4+165x^2-11)_6.
(9)

从牛顿-吉拉德公式之一,

sin(pi/(11))sin((2pi)/(11))sin((3pi)/(11))sin((4pi)/(11))sin((5pi)/(11))=sqrt((11)/(1024))=(sqrt(11))/(32)
(10)
cos(pi/(11))cos((2pi)/(11))cos((3pi)/(11))cos((4pi)/(11))cos((5pi)/(11))=1/(32)
(11)
tan(pi/(11))tan((2pi)/(11))tan((3pi)/(11))tan((4pi)/(11))tan((5pi)/(11))=sqrt(11).
(12)

... 的三角函数也服从以下恒等式

 tan((3pi)/(11))+4sin((2pi)/(11))=sqrt(11).
(13)

参见

正十一边形, 三角学角度, 三角学

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参考文献

Beyer, W. H. "三角学." CRC 标准数学手册,第 28 版。博卡拉顿,佛罗里达州:CRC Press, 1987。

引用为

Weisstein, Eric W. "三角学角度 -- Pi/11." 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/TrigonometryAnglesPi11.html

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