三十九角形のソースを表示

[[ファイル:Regular polygon 39.svg|300px|サムネイル|右|正三十九角形]]
'''三十九角形'''（さんじゅうきゅうかくけい、さんじゅうきゅうかっけい、triacontaenneagon）は、[[多角形]]の一つで、39本の[[辺]]と39個の[[頂点]]を持つ図形である。[[多角形#多角形の内角の和／外角の和|内角の和]]は6660°、[[対角線]]の本数は702本である。

== 正三十九角形 ==
正三十九角形においては、中心角と外角は9.23…°で、内角は170.769…°となる。一辺の長さが a の正三十九角形の面積 S は
:<math>S = \frac{39}{4}a^2 \cot \frac{\pi}{39} \simeq 120.77542 a^2</math>

<math>\cos (2\pi/39)</math>を平方根と立方根で表すと
:<math>\begin{align}
\cos\frac{2\pi}{39} =&\cos\left(\frac{2\pi}{3} - \frac{8\pi}{13} \right) \\
=& \cos\frac{2\pi}{3}\cos\frac{8\pi}{13}+\sin\frac{2\pi}{3}\sin\frac{8\pi}{13} \\
=& -\frac{1}{2}\cos\frac{8\pi}{13}+\frac{\sqrt3}{2}\sin\frac{8\pi}{13} \\
=& -\frac{1}{2}\cos\frac{8\pi}{13}+\frac{\sqrt3}{2}\sqrt{\frac{1+\cos\frac{16\pi}{13}}{2}} \\
=& -\frac{1}{24} \cdot \left( 12\cos\frac{8\pi}{13} \right) + \frac{\sqrt3}{24}\sqrt{72+72\cos\frac{10\pi}{13}}\\
=& -\frac{1}{24} \left( \sqrt{13}-1+\omega\sqrt[3]{104-20\sqrt{13}+12i\sqrt{39}}+\omega^2\sqrt[3]{104-20\sqrt{13}-12i\sqrt{39}} \right) \\
& + \frac{\sqrt3}{24}\sqrt{72+6 \cdot (12\cos\frac{10\pi}{13})} \\
=& -\frac{1}{24} \left( \sqrt{13}-1+\omega\sqrt[3]{104-20\sqrt{13}+12i\sqrt{39}}+\omega^2\sqrt[3]{104-20\sqrt{13}-12i\sqrt{39}} \right) \\
& + \frac{\sqrt3}{24}\sqrt{72+6 \left( -\sqrt{13}-1+\omega^2\sqrt[3]{104+20\sqrt{13}+12i\sqrt{39}}+\omega\sqrt[3]{104+20\sqrt{13}-12i\sqrt{39}} \right)}
\end{align}</math>

<div style="overflow: auto;">
:<math>\begin{align}
\cos\frac{2\pi}{39} =&\cos\frac{2\pi}{3 \cdot 13} \\
=& \frac {1}{2} \cdot \left( \sqrt[3]{\cos\frac{2\pi}{13}+i\cdot\sin\frac{2\pi}{13}} + \sqrt[3]{\cos\frac{2\pi}{13}-i\cdot\sin\frac{2\pi}{13}} \right)\\
=& \frac {1}{2} \cdot \sqrt[3]{\cos\frac{2\pi}{13}+i\cdot\sin\frac{2\pi}{13}} + \frac {1}{2} \cdot \sqrt[3]{\cos\frac{2\pi}{13}-i\cdot\sin\frac{2\pi}{13}} \\
=& \frac {1}{2} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{12}(\sqrt{13}-1+\sqrt[3]{104-20\sqrt{13}-12i\sqrt{39}}+\sqrt[3]{104-20\sqrt{13}+12i\sqrt{39}})+i\cdot\sin\frac{2\pi}{13}} \\
&+ \frac {1}{2} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{12}(\sqrt{13}-1+\sqrt[3]{104-20\sqrt{13}-12i\sqrt{39}}+\sqrt[3]{104-20\sqrt{13}+12i\sqrt{39}})-i\cdot\sin\frac{2\pi}{13}} 
\end{align}</math>
</div>

;関係式
:<math>\begin{align}
2\cos\frac{2\pi}{39}+2\cos\frac{32\pi}{39}+2\cos\frac{34\pi}{39}=\frac14 \left( 1-\sqrt{13}-\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)} \right) = x_1 \\
2\cos\frac{4\pi}{39}+2\cos\frac{14\pi}{39}+2\cos\frac{10\pi}{39}=\frac14 \left( 1+\sqrt{13}+\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)} \right) = x_2 \\
2\cos\frac{8\pi}{39}+2\cos\frac{28\pi}{39}+2\cos\frac{20\pi}{39}=\frac14 \left( 1-\sqrt{13}+\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)} \right) = x_3 \\
2\cos\frac{16\pi}{39}+2\cos\frac{22\pi}{39}+2\cos\frac{38\pi}{39}=\frac14 \left( 1+\sqrt{13}-\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)} \right) = x_4 \\
\end{align}</math>

さらに、以下のような関係式が得られる。
<div style="overflow: auto;">
:<math>\begin{align}
 \left( 2\cos\frac{2\pi}{39} + \omega \cdot 2\cos\frac{32\pi}{39} + \omega^2 \cdot 2\cos\frac{34\pi}{39} \right)^3=& 3x_1+2\cos\frac{2\pi}{13}+2\cos\frac{8\pi}{13}+2\cos\frac{6\pi}{13}+6(x_2+2)+ 3\omega \left( 2x_1+x_3+2\cos\frac{4\pi}{13}+2\cos\frac{10\pi}{13}+2\cos\frac{12\pi}{13} \right)+3\omega^2 \left( 2x_1+x_4+2\cos\frac{4\pi}{13}+2\cos\frac{10\pi}{13}+2\cos\frac{12\pi}{13} \right) \\
=& 3x_1+\frac{-1+\sqrt{13}}{2}+6(x_2+2)+ 3\omega \left( 2x_1+x_3+\frac{-1-\sqrt{13}}{2} \right)+3\omega^2 \left( 2x_1+x_4+\frac{-1-\sqrt{13}}{2} \right) \\
=& \tfrac{104+34\sqrt{13}+3\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)}+15\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)}+3\sqrt{3}\left( -2\sqrt{13}+\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)}+\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)} \right)i}{8} \\
\left( 2\cos\frac{2\pi}{39} + \omega^2 \cdot 2\cos\frac{32\pi}{39} + \omega \cdot 2\cos\frac{34\pi}{39} \right)^3=& 3x_1+2\cos\frac{2\pi}{13}+2\cos\frac{8\pi}{13}+2\cos\frac{6\pi}{13}+6(x_2+2)+ 3\omega^2 \left( 2x_1+x_3+2\cos\frac{4\pi}{13}+2\cos\frac{10\pi}{13}+2\cos\frac{12\pi}{13} \right)+3\omega \left( 2x_1+x_4+2\cos\frac{4\pi}{13}+2\cos\frac{10\pi}{13}+2\cos\frac{12\pi}{13} \right) \\
=& 3x_1+\frac{-1+\sqrt{13}}{2}+6(x_2+2)+ 3\omega^2 \left( 2x_1+x_3+\frac{-1-\sqrt{13}}{2} \right)+3\omega \left( 2x_1+x_4+\frac{-1-\sqrt{13}}{2} \right) \\
=& \tfrac{104+34\sqrt{13}+3\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)}+15\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)}-3\sqrt{3}\left( -2\sqrt{13}+\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)}+\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)} \right)i}{8} \\
\end{align}</math>
</div>
両辺の立方根を取ると
:<math>\begin{align}
2\cos\frac{2\pi}{39} + \omega \cdot 2\cos\frac{32\pi}{39} + \omega^2 \cdot 2\cos\frac{34\pi}{39}=&\sqrt[3]{\tfrac{104+34\sqrt{13}+3\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)}+15\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)}+3\sqrt{3}\left( -2\sqrt{13}+\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)}+\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)} \right)i}{8}} \\
2\cos\frac{2\pi}{39} + \omega^2 \cdot 2\cos\frac{32\pi}{39} + \omega \cdot 2\cos\frac{34\pi}{39}=&\sqrt[3]{\tfrac{104+34\sqrt{13}+3\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)}+15\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)}-3\sqrt{3}\left( -2\sqrt{13}+\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)}+\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)} \right)i}{8}} \\
\end{align}</math>

よって
<div style="overflow: auto;">
:<math>\begin{align}
\cos\frac{2\pi}{39}=& \frac16 \left(\tfrac{1-\sqrt{13}-\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)}}{4}+\sqrt[3]{\tfrac{104+34\sqrt{13}+3\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)}+15\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)}+3\sqrt{3}\left( -2\sqrt{13}+\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)}+\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)} \right)i}{8}}+\sqrt[3]{\tfrac{104+34\sqrt{13}+3\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)}+15\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)}-3\sqrt{3}\left( -2\sqrt{13}+\sqrt{6\left( 13-3\sqrt{13} \right)}+\sqrt{6\left( 13+3\sqrt{13} \right)} \right)i}{8}} \right) \\
\end{align}</math>
</div>

=== 正三十九角形の作図 ===
正三十九角形は[[定規]]と[[コンパス]]による[[定規とコンパスによる作図|作図]]が不可能な図形である。

正三十九角形は[[折紙の数学|折紙]]により作図可能である。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
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== 関連項目 ==
* [[十三角形]]

== 外部リンク ==
{{ウィキポータルリンク|数学}}

{{多角形}}

{{DEFAULTSORT:さんしゆうきゆうかくけい}}
[[Category:多角形]]
[[Category:数学に関する記事]]
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