Paano mo mahanap ang eksaktong halaga ng cos58 gamit ang kabuuan at pagkakaiba, double angle o kalahating anggulo formula?

Paano mo mahanap ang eksaktong halaga ng cos58 gamit ang kabuuan at pagkakaiba, double angle o kalahating anggulo formula?
Anonim

Sagot:

Ito ay eksaktong isa sa mga ugat ng #T_ {44} (x) = -T_ {46} (x) # kung saan #T_n (x) # ay ang # n #th Chebyshev Polynomial ng unang uri. Isa iyon sa apatnapu't anim na mga ugat ng:

# 8796093022208 x ^ 44 - 96757023244288 x ^ 42 + 495879744126976 x ^ 40 - 1572301627719680 x ^ 38 + 3454150138396672 x ^ 36 - 5579780992794624 x ^ 34 + 6864598984556544 x ^ 32 - 6573052309536768 x ^ 30 - 2978414327758848 x ^ 26 + 1423506847825920 x ^ 24 - 541167892561920 x ^ 22 + 162773155184640 x ^ 20 - 38370843033600 x ^ 18 + 6988974981120 x ^ 16 - 963996549120 x ^ 14 + 97905899520 x ^ 12 - 7038986240 x ^ 10 + 338412800 x ^ 8 - 9974272 x ^ 6 + 155848 x ^ 4 - 968 x ^ 2 + 1 = - (35184372088832 x ^ 46 - 404620279021568 x ^ 44 + 2174833999740928 x ^ 42 - 7257876254949376 x ^ 40 + 16848641306132480 x ^ 38 - 28889255702953984 x ^ 36 + 37917148110127104 x ^ 38958828003262464 x ^ 32 + 31782201792135168 x ^ 30 - 20758645314682880 x ^ 28 + 10898288790208512 x ^ 26 - 4599927086776320 x ^ 24 + 1555857691115520 x ^ 22 - 418884762992640 x ^ 20 + 88826010009600 x ^ 168586629120 x ^ 12 + 11038410240 x ^ 10 - 484140800 x ^ 8 + 13034560 x ^ 6 - 186208 x ^ 4 + 1058 x ^ 2 - 1) #

Paliwanag:

# 58 ^ circ # ay hindi isang maramihang ng # 3 ^ circ #. Maramihang ng # 1 ^ circ # na hindi multiples ng # 3 ^ circ # ay hindi constructible sa isang straightedge at compass, at ang kanilang mga trig function ay hindi ang resulta ng ilang mga komposisyon ng integers gamit karagdagan, pagbabawas, pagpaparami, dibisyon at parisukat rooting.

Hindi ito nangangahulugan na hindi namin maisulat ang ilang mga expression para sa #cos 58 ^ circ #. Kunin natin ang degree sign upang mangahulugan ng isang factor ng # {2pi} / 360 #.

# e ^ {i 58 ^ circ} = cos 58 ^ circ + i sin 58 ^ circ #

# a ^ {- i 58 ^ circ} = cos 58 ^ circ - i sin 58 ^ circ #

# e ^ {i 58 ^ circ} + e ^ {- i 58 ^ circ} = 2 cos 58 ^ circ #

#cos 58 ^ circ = 1/2 (e ^ {i 58 ^ circ} + e ^ {- i 58 ^ circ}) #

Hindi na nakakatulong.

Maaari naming subukan upang isulat ang isang polinomyal na equation na isa sa kung saan ang mga ugat ay #cos 58 ^ circ # ngunit marahil ito ay magiging masyadong malaki upang magkasya.

# theta = 2 ^ circ # ay #180#ika ng isang bilog. Mula noon #cos 88 ^ circ = -cos 92 ^ circ # ibig sabihin #cos 2 ^ circ # natutugunan

#cos (44 theta) = -cos (46 theta) #

#cos (180 ^ circ -44 theta) = cos (46 theta) #

Let's solve this for # theta # una. #cos x = cos a # May mga ugat # x = pm a + 360 ^ circ k, # integer # k #.

# 180 ^ circ -46 theta = pm 44 theta - 360 ^ circ k #

# 46 theta pm 44 theta = 180 ^ circ + 360 ^ circ k #

#theta = 2 ^ circ + 4 ^ circ k or theta = 90 ^ circ + 180 ^ circ k #

Iyon ay maraming mga ugat, at nakikita natin # theta = 58 ^ circ # sa kanila.

Ang mga polynomials #T_n (x) #, tinawag na Chebyshev Polynomials ng unang uri, nasiyahan #cos (n theta) = T_n (cos theta) #. Mayroon silang mga coefficients ng integer. Alam namin ang mga unang ilang mula sa double at triple angle formula:

#cos (0 theta) = 1 quad quad # kaya nga# quad quad T_0 (x) = 1 #

#cos (1 theta) = cos theta quad quad # kaya nga# quad quad T_1 (x) = x #

#cos (2 theta) = 2cos ^ 2 theta - 1 quad quad # kaya nga # quad quad T_2 (x) = 2x ^ 2-1 #

#cos (3 theta) = 4cos ^ 3 theta - 3 cos theta quad quad # kaya nga # quad quad T_3 (x) = 4x ^ 4-3x #

May isang magandang recursion relation na maaari naming patunayan:

# T_ {n + 1} (x) = 2x T_ {n} (x) - T_ {n-1} (x) #

Kaya sa teorya maaari naming bumuo ng mga ito para sa bilang malaki # n # bilang pag-aalaga namin.

Kung hahayaan natin # x = cos theta, # ang aming equation

#cos (44 theta) = -cos (46 theta) #

ay nagiging

#T_ {44} (x) = -T_ {46} (x) #

Ang Wolfram Alpha ay masaya na sabihin sa amin kung ano ang mga iyon. Isusulat ko ang equation para lang masubukan ang pag-render ng math:

# 8796093022208 x ^ 44 - 96757023244288 x ^ 42 + 495879744126976 x ^ 40 - 1572301627719680 x ^ 38 + 3454150138396672 x ^ 36 - 5579780992794624 x ^ 34 + 6864598984556544 x ^ 32 - 6573052309536768 x ^ 30 - 2978414327758848 x ^ 26 + 1423506847825920 x ^ 24 - 541167892561920 x ^ 22 + 162773155184640 x ^ 20 - 38370843033600 x ^ 18 + 6988974981120 x ^ 16 - 963996549120 x ^ 14 + 97905899520 x ^ 12 - 7038986240 x ^ 10 + 338412800 x ^ 8 - 9974272 x ^ 6 + 155848 x ^ 4 - 968 x ^ 2 + 1 = - (35184372088832 x ^ 46 - 404620279021568 x ^ 44 + 2174833999740928 x ^ 42 - 7257876254949376 x ^ 40 + 16848641306132480 x ^ 38 - 28889255702953984 x ^ 36 + 37917148110127104 x ^ 38958828003262464 x ^ 32 + 31782201792135168 x ^ 30 - 20758645314682880 x ^ 28 + 10898288790208512 x ^ 26 - 4599927086776320 x ^ 24 + 1555857691115520 x ^ 22 - 418884762992640 x ^ 20 + 88826010009600 x ^ 168586629120 x ^ 12 + 11038410240 x ^ 10 - 484140800 x ^ 8 + 13034560 x ^ 6 - 186208 x ^ 4 + 1058 x ^ 2 - 1) #

Oo, sumasagot ang sagot na ito, salamat sa Socratic. Anway, isa sa mga pinagmulan ng ika-46 degree polinomyal na may integer coefficients ay # cos 58 ^ circ #.