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三角学角度 -- Pi/7


对于 n 为整数,npi/7 的三角函数不能用实有理数的和、积和有限次 开方 来表示,因为 7 不是 费马素数。 这也意味着 七边形 不是 可作图多边形

TrigonometryAnglesPi7

然而,涉及复数根的精确表达式仍然可以推导出来,可以使用三角恒等式

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

n=7 或通过用复指数表示 sin(pi/7) 并简化所得表达式来推导。 令 (P(x))_n 表示多项式 P(x)n 次根,使用 Wolfram 语言 的排序函数给出了以下以代数根表示的三角函数,其自变量为 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)

其自变量为 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)

及其自变量为 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 最小表达式可以使用诸如以下 Wolfram 语言 代码获得

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

函数的组合满足

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)。 和恒等式由下式给出

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

另一个有趣的恒等式由下式给出

 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 页)。


另请参阅

七边形, 七边形三角形, 白银常数, 三角学角度, 三角学

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参考文献

Bankoff, L. 和 Garfunkel, J. “七边形三角形。”Math. Mag. 46, 7-19, 1973.Borwein, J. 和 Bailey, D. 实验数学:21 世纪的合理推理。 Wellesley, MA: A K Peters, 2003.

请按如下方式引用

Weisstein, Eric W. “三角学角度 -- Pi/7。”来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/TrigonometryAnglesPi7.html

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