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■47083 / inTopicNo.1)  cos(π/7)
  
□投稿者/ ナヴィス子 一般人(1回)-(2015/04/09(Thu) 23:07:06)
    x = cos(π/7) と有理数 p, q, r が
       px^2 + qx + r = 0
    をみたすならば,
       p = q = r = 0
    であることの証明を教えて下さい.
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■47084 / inTopicNo.2)  Re[1]: cos(π/7)
□投稿者/ みずき 付き人(63回)-(2015/04/10(Fri) 00:36:35)
    a=π/7とします。
    3a+4a=πよりsin(3a)=sin(4a)なので
    (sina)(3-4(sina)^2)=2(sin(2a))(cos(2a))=4(sina)(cosa)(cos(2a))
    ∴3-4(1-(cosa)^2)=4(cosa){2((cos)^2)-1}
    ∴8{(cosa)^3}-4{(cosa)^2}-4(cosa)+1=0
    よって、x=cosaは8(X^3)-4(X^2)-4X+1=0(・・・(1))の解です。
    (1)の有理数解は、±1/(8の約数)に限られますが、
    いずれも(1)の解ではないので(1)は有理数解を持ちません。

    ここで、p(x^2)+qx+r=0となるような有理数の組(p,q,r)
    (ただし、p≠0かつr≠0)
    が存在すると仮定します。
    すると、(1)から
    A(x-B){p(x^2)+qx+r}=8(x^3)-4(x^2)-4x+1
    となるようなA,Bが存在する必要があります。
    よって、係数を比較して、Ap=8,-ABr=1
    p≠0かつr≠0により、A,Bとも有理数であることが導かれます。
    ところが、これは(1)が有理数解を持つ事を意味するので、矛盾です。

    よって、p=0またはr=0が導かれました。
    ・p=0のとき、qx+r=0。q≠0とするとx=-r/qが有理数となるので矛盾。
     よって、q=0でr=0。
    ・r=0のときは、x(px+q)=0。x≠0なので、px+q=0。
     p≠0とするとx=-q/pが有理数となるので矛盾。よって、p=0でq=0。

    従って、結局、p=q=r=0を導きます。
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■47085 / inTopicNo.3)  Re[2]: cos(π/7)
□投稿者/ ナヴィス子 一般人(2回)-(2015/04/10(Fri) 02:07:53)
    すみません, これは証明になってるんでしょうか ?
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■47086 / inTopicNo.4)  Re[3]: cos(π/7)
□投稿者/ みずき 付き人(64回)-(2015/04/10(Fri) 02:58:07)
    すみません。私自身、自分の回答を読み返してみて
    怪しい点があるような気がしているので、改めて回答します。
    (上の回答は無視してください。失礼しました。)

    cos(π/7)が無理数であることは既知とします。
    cos(π/7)=αとおきます。

    p,q,rを有理数とします。
    8α^3-4α^2-4α+1=0・・・(1)
    pα^2+qα+r=0・・・(2)

    (1)×p-8α×(2)から
    p(8α^3-4α^2-4α+1)-8α(pα^2+qα+r)=0
    (-4p-8q)α^2+(-4p-8r)α+p=0・・・(3)

    (-4p-8q)×(2)-p×(3)から
    (-4p-8q)(pα^2+qα+r)-p{(-4p-8q)α^2+(-4p-8r)α+p}=0
    {q(-4p-8q)-p(-4p-8r)}α+r(-4p-8q)-p^2=0

    ここで、
    q(-4p-8q)-p(-4p-8r)≠0と仮定するとαが有理数となり矛盾。
    よって、
    q(-4p-8q)-p(-4p-8r)=0 かつ r(-4p-8q)-p^2=0
    ここで、-4p-8q≠0と仮定すると、r=(p^2)/(-4p-8q)なので
    q(-4p-8q)+4(p^2)+{8(p^3)/(-4p-8q)}=0
    両辺に -4p-8q をかけて
    q{(-4p-8q)^2}+4(p^2)(-4p-8q)+8p^3=0・・・(4)
    p=0とすると、q(-8q)^2=0からq=0となるので、p≠0。
    (4)の両辺をp^3で割って、q/p=sとおくと
    s(-4-8s)^2+4(-4-8s)+8=0
    8s^3+8s^2-2s-1=0
    これは有理数解を持たないことが分かるので、-4p-8q=0
    よって、-p(-4p-8r)=0 かつ -p^2=0
    p=0,q=0から、r=0となります。

    # 今度はたぶん問題ないと思います。再び間違いがありましたらすみません。
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■47088 / inTopicNo.5)  Re[4]: cos(π/7)
□投稿者/ ナヴィス子 一般人(3回)-(2015/04/10(Fri) 10:12:41)
    ありがとうございます, とてもよく分かりました.
解決済み!
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