正三十七角形 三十七角形(さんじゅうしちかくけい、さんじゅうななかっけい、triacontaheptagon)は、多角形の一つで、37本の辺と37個の頂点を持つ図形である。内角の和は6300°、対角線の本数は629本である。
正三十七角形
正三十七角形においては、中心角と外角は9.729…°で、内角は170.27…°となる。一辺の長さが a の正三十七角形の面積 S は
![{\displaystyle S={\frac {37}{4}}a^{2}\cot {\frac {\pi }{37}}\simeq 108.67963a^{2}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/161e1d47f429e2fe1538b207f98c49edcd753d18)
を平方根と立方根で表すことが可能であるが、三次方程式→三次方程式(2つ)→二次方程式と解く必要がある。
以下には、中間結果(三次方程式を1回解いた際の関係式)を示す。
![{\displaystyle {\begin{aligned}\lambda _{1}=&2\cos {\frac {2\pi }{37}}+2\cos {\frac {12\pi }{37}}+2\cos {\frac {16\pi }{37}}+2\cos {\frac {20\pi }{37}}+2\cos {\frac {22\pi }{37}}+2\cos {\frac {28\pi }{37}}=-{\frac {1}{3}}+{\frac {\sqrt {37}}{3}}{\sqrt[{3}]{\frac {-11+3{\sqrt {3}}i}{2{\sqrt {37}}}}}\omega ^{2}+{\frac {\sqrt {37}}{3}}{\sqrt[{3}]{\frac {-11-3{\sqrt {3}}i}{2{\sqrt {37}}}}}\omega \\\lambda _{2}=&2\cos {\frac {4\pi }{37}}+2\cos {\frac {18\pi }{37}}+2\cos {\frac {24\pi }{37}}+2\cos {\frac {30\pi }{37}}+2\cos {\frac {32\pi }{37}}+2\cos {\frac {34\pi }{37}}=-{\frac {1}{3}}+{\frac {\sqrt {37}}{3}}{\sqrt[{3}]{\frac {-11+3{\sqrt {3}}i}{2{\sqrt {37}}}}}\omega +{\frac {\sqrt {37}}{3}}{\sqrt[{3}]{\frac {-11-3{\sqrt {3}}i}{2{\sqrt {37}}}}}\omega ^{2}\\\lambda _{3}=&2\cos {\frac {6\pi }{37}}+2\cos {\frac {8\pi }{37}}+2\cos {\frac {10\pi }{37}}+2\cos {\frac {14\pi }{37}}+2\cos {\frac {26\pi }{37}}+2\cos {\frac {36\pi }{37}}=-{\frac {1}{3}}+{\frac {\sqrt {37}}{3}}{\sqrt[{3}]{\frac {-11+3{\sqrt {3}}i}{2{\sqrt {37}}}}}+{\frac {\sqrt {37}}{3}}{\sqrt[{3}]{\frac {-11-3{\sqrt {3}}i}{2{\sqrt {37}}}}}\\\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bdaa509c42a49cdde6cdf34b45d3b0450b7ca6ef)
各式を3つの組に分ける。
と
![{\displaystyle {\begin{aligned}\lambda _{1}=&\left(2\cos {\frac {2\pi }{37}}+2\cos {\frac {12\pi }{37}}\right)+\left(2\cos {\frac {20\pi }{37}}+2\cos {\frac {28\pi }{37}}\right)+\left(2\cos {\frac {16\pi }{37}}+2\cos {\frac {22\pi }{37}}\right)=u_{1}+u_{2}+u_{3}\\\lambda _{2}=&\left(2\cos {\frac {4\pi }{37}}+2\cos {\frac {24\pi }{37}}\right)+\left(2\cos {\frac {30\pi }{37}}+2\cos {\frac {32\pi }{37}}\right)+\left(2\cos {\frac {18\pi }{37}}+2\cos {\frac {34\pi }{37}}\right)=v_{1}+v_{2}+v_{3}\\\lambda _{3}=&\left(2\cos {\frac {10\pi }{37}}+2\cos {\frac {14\pi }{37}}\right)+\left(2\cos {\frac {6\pi }{37}}+2\cos {\frac {36\pi }{37}}\right)+\left(2\cos {\frac {8\pi }{37}}+2\cos {\frac {26\pi }{37}}\right)=w_{1}+w_{2}+w_{3}\\\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/64ed28862149507780b98f967bcae0c492273164)
和積公式で変形する。また、
の関係を使って変形する。
![{\displaystyle {\begin{aligned}\lambda _{1}=&\left(2\cos {\frac {30\pi }{37}}\cdot 2\cos {\frac {32\pi }{37}}\right)+\left(2\cos {\frac {4\pi }{37}}\cdot 2\cos {\frac {24\pi }{37}}\right)+\left(2\cos {\frac {18\pi }{37}}\cdot 2\cos {\frac {34\pi }{37}}\right)=u_{1}+u_{2}+u_{3}\\\lambda _{2}=&\left(2\cos {\frac {10\pi }{37}}\cdot 2\cos {\frac {14\pi }{37}}\right)+\left(2\cos {\frac {6\pi }{37}}\cdot 2\cos {\frac {36\pi }{37}}\right)+\left(2\cos {\frac {8\pi }{37}}\cdot 2\cos {\frac {26\pi }{37}}\right)=v_{1}+v_{2}+v_{3}\\\lambda _{3}=&\left(2\cos {\frac {2\pi }{37}}\cdot 2\cos {\frac {12\pi }{37}}\right)+\left(2\cos {\frac {16\pi }{37}}\cdot 2\cos {\frac {22\pi }{37}}\right)+\left(2\cos {\frac {20\pi }{37}}\cdot 2\cos {\frac {28\pi }{37}}\right)=w_{1}+w_{2}+w_{3}\\\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/042a263b1c85a8db9a25c39b35f4740b65aeded9)
解と係数の関係を使って二次方程式を解くと
![{\displaystyle \cos {\frac {2\pi }{37}}={\frac {u_{1}+{\sqrt {u_{1}^{2}-4w_{1}}}}{4}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b7dcb3065452052d2cd30103ebdaa932309ccd29)
ここで、
は以下の三次方程式の解である。
![{\displaystyle u^{3}-\lambda _{1}u^{2}+(\lambda _{2}-1)u+(\lambda _{1}-2)=0}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d9f1242e5482decc00105503524ad253f2d895ea)
![{\displaystyle w^{3}-\lambda _{3}w^{2}+(\lambda _{1}-1)w+(\lambda _{3}-2)=0}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6c2c11ec70904df25fc192145500616ffc8c6efa)
三角関数、逆三角関数を用いた解は
![{\displaystyle u_{1}={\frac {\lambda _{1}}{3}}+{\frac {2{\sqrt {11-2\lambda _{1}-2\lambda _{2}}}}{3}}\cdot \cos \left({\frac {1}{3}}\arccos {\frac {111-4\lambda _{1}-9\lambda _{2}}{62{\sqrt {11-2\lambda _{1}-2\lambda _{2}}}}}\right)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f95138e1f4c840665120a4e790d839ad6d911b95)
![{\displaystyle w_{1}={\frac {\lambda _{3}}{3}}+{\frac {2{\sqrt {11-2\lambda _{3}-2\lambda _{1}}}}{3}}\cdot \cos \left({\frac {1}{3}}\arccos {\frac {111-4\lambda _{3}-9\lambda _{1}}{62{\sqrt {11-2\lambda _{3}-2\lambda _{1}}}}}\right)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/98c740322b79bde7c1d98427a056667036b00ccb)
平方根、立方根で表すと
![{\displaystyle {\begin{aligned}u_{1}={\frac {\lambda _{1}}{3}}+{\frac {2{\sqrt {11-2\lambda _{1}-2\lambda _{2}}}}{3}}{\sqrt[{3}]{{\frac {111-4\lambda _{1}-9\lambda _{2}}{62{\sqrt {11-2\lambda _{1}-2\lambda _{2}}}}}+i{\frac {\sqrt {27(1092-253\lambda _{1}-205\lambda _{2})}}{62{\sqrt {11-2\lambda _{1}-2\lambda _{2}}}}}}}\\+{\frac {2{\sqrt {11-2\lambda _{1}-2\lambda _{2}}}}{3}}{\sqrt[{3}]{{\frac {111-4\lambda _{1}-9\lambda _{2}}{62{\sqrt {11-2\lambda _{1}-2\lambda _{2}}}}}-i{\frac {\sqrt {27(1092-253\lambda _{1}-205\lambda _{2})}}{62{\sqrt {11-2\lambda _{1}-2\lambda _{2}}}}}}}\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3d40aeafd8a448349e035f816f35ddacfec79af8)
![{\displaystyle {\begin{aligned}w_{1}={\frac {\lambda _{3}}{3}}+{\frac {2{\sqrt {11-2\lambda _{3}-2\lambda _{1}}}}{3}}{\sqrt[{3}]{{\frac {111-4\lambda _{3}-9\lambda _{1}}{62{\sqrt {11-2\lambda _{3}-2\lambda _{1}}}}}+i{\frac {\sqrt {27(1092-253\lambda _{3}-205\lambda _{1})}}{62{\sqrt {11-2\lambda _{3}-2\lambda _{1}}}}}}}\\+{\frac {2{\sqrt {11-2\lambda _{3}-2\lambda _{1}}}}{3}}{\sqrt[{3}]{{\frac {111-4\lambda _{3}-9\lambda _{1}}{62{\sqrt {11-2\lambda _{3}-2\lambda _{1}}}}}-i{\frac {\sqrt {27(1092-253\lambda _{3}-205\lambda _{1})}}{62{\sqrt {11-2\lambda _{3}-2\lambda _{1}}}}}}}\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6c4f273587ebc8a69b4adfd35729ea715712dde3)
正三十七角形の作図
正三十七角形は定規とコンパスによる作図が不可能な図形である。
正三十七角形は折紙により作図可能である[1]。
脚注
[脚注の使い方]
- ^ 西村保三, 山本一海「折り紙による正37角形の作図」『福井大学教育地域科学部紀要』第2巻、福井大学教育地域科学部、2012年、63-70頁、ISSN 2185-369X、NAID 110008795238。
関連項目
外部リンク
- z^37=1 の解法 | てっぃちMarshの数学(Mathematics)教室
|
---|
非古典的 (2辺以下) | |
---|
辺の数: 3–10 | 六角形 | - 正六角形
- 円に内接する六角形
- 円に外接する六角形
- ルモワーヌの六角形(英語版)
|
---|
|
---|
辺の数: 11–20 | |
---|
辺の数: 21–30 | |
---|
辺の数: 31–40 | |
---|
辺の数: 41–50 | |
---|
辺の数: 51–70 (selected) | |
---|
辺の数: 71–100 (selected) | |
---|
辺の数: 101– (selected) | |
---|
無限 | |
---|
星型多角形 (辺の数: 5–12) | |
---|
多角形のクラス | |
---|
|