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sin1°,cos1°を求めてみた!

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まえがき

こんにちは。まぐな氏です。
三角関数には、加法定理というハイパー強い公式がありますよね。
この公式を組み合わせて、もし仮にsin1°,cos1°が求められれば、これを組み合わせて整数度の三角関数が求められる!!という事実にはどこかロマンを感じます。
そこで、今回は何とかしてsin1°,cos1°の値を求めてみようと思います。
大丈夫です。三次方程式は使いません!!
ただし、オイラーの公式 を使いまくります。

オイラーの公式(証明略)

eix=cosx+isinx

三角関数のオイラーの公式を用いた表現

sinx=eixeix2i
cosx=eix+eix2
これは代入して確かめてみよう!


本題

導出の流れ。

1.cos10°の値を求める。
2.cos9°の値を求める。
 ・36°を求める。
 ・9°を求める。
3.加法定理でcos1°を求める。

sin10°,cos10°の値を求める。

sin10°,cos10°の値。

cos10°=12(3+i23+3i23  )
sin10°=12i(3+i233i23  )

導出

cosπ18=eiπ/18+eiπ/182=12(eiπ/63+eiπ/63)=12(3+i23+3i23  )
sinπ18=eiπ/18eiπ/182i=12i(eiπ/63eiπ/63)=12i(3+i233i23  )

cos9°の値を求める。

先に36°を求め、45°36°=9°を用いて9°を求めることを考える。

sin36°,cos36°の値を求める。

sin36°,cos36°の値

sin36°=10254
cos36°=1+54

導出

x=π5であるとすると、2x=π3xであるから、
sin2x=sin(π3x)=sin3x2sinxcosx=3sinx4sin3x ()2cosx=34sin2x    (sinx0)2cosx=34(1cos2x)2cosx=1+4cos2x4cos2x2cosx1=0
この二次方程式を解いて、
cosπ5=1+54
また、sin2x=1cos2xより、
sinπ5=1(1+5)216=16+2516=10254

sin9°,cos9°の値を求める。

sin9°,cos9°の値

sin9°=1+542554
cos9°=1+542+554

π20=π4π5であるから、加法定理より、

cosπ20=cos(π4π5)=cosπ4cosπ5+sinπ4sinπ5=12(cosπ5+sinπ5)=12(1+54+10254)=1+542+554

sinπ20=sin(π4π5)=sinπ4cosπ5cosπ4sinπ5=12(cosπ5sinπ5)=12(1+5410254)=1+542554


漸く準備が整いましたね!
最後に我らが加法定理でトドメです!!

sin1°,cos1°の値を求める。

sin1°=sin(10°9°)=sin10°cos9°cos10°sin9°=12i(3+i233i23  )(1+542+554) 12(3+i23+3i23  )(1+542554)
cos1°=cos(10°9°)=cos10°cos9°+sin10°sin9°=12(3+i23+3i23  )(1+542+554) +12i(3+i233i23  )(1+542554)

お疲れさまでした。

あとがき

最後まで読んで頂きありがとうございます!
sin1°を求める記事やサイトは数個見かけますが、三次方程式を用いてるものが多く、三次方程式なんて知らねぇよ!!って人は読み飛ばすか、三次方程式を学ぶしか無かったので、三次方程式を用いずに解く方法を紹介しました。面白かったらいいねを押して下さると嬉しいです!!

投稿日:20231118
更新日:20231119
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