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遵循着共同的规律的多变元n+1≥3角函数 万金华 (wjh68389653hjw@sina.com) 上传2007.06
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“低维与高维统一、非轮回与轮回统一、低值与高值统一、数矩阵与指数矩阵统一、(-1)开n次方与n×n阶负斜
轮回单位矩阵开n次方的统一”、
又引起“低角函数与多角函数统一、复数与超复数统一、
数与矩阵统一”、
用正负交错的斜轮回矩阵把单变元“三角函数”推广
为单变元和多变元“n+1≥3”角函数,
使得各角函数竟然遵循着共同的规律:
经典有多项式定理:
( ar)n=∑((n!) (ajpj)/( (p!)))
↑ Pr=q,Pr≥0(r=1,2,…,n-1)
令An(T)=exp( Inrtr)
= ( Inrtr)q/q!
= ∑(( Injtj)pj/ (pj!))
↑ Pr=q,Pr≥0(r=1,2,…,n-1)
= ∑(In jpj tjpj/ (pj!))
↑ Pr=q,Pr≥0(r=1,2,…,n-1)
= ∑((Inn)k+( jpj-k)/n tjpj/ (pj!)↑
Pr=q,Pr≥0(r=1,2,…,n-1), rpr≡k(mod n)
(Inn=-En
,(Inn)( jpj-k)/n=(-1)( jpj-k)/n·En)
↑ rpr≡k(mod n)
= Ink ∑((-1)( jpj-k)/n tjpj/ (pj!))
↑ Pr=q,Pr≥0(r=1,2,…,n-1), rpr≡k(mod n)
= Ink ∑((-1)( jpj-k)/n tjpj/ (pj!))
↑ Pr=q,Pr≥0(r=1,2,…,n-1), rpr≡k(mod n)
= InkRn,k(t1,t2,…,tn-1)
= InkRn,k(T)=〖Rn,0(T)n,-Rn,n-1(T)…,-Rn,1(T)〗
其中 T=(t1,t2,…,tn-1)
则
Rn,k(t1,t2,…,tn-1)
=Rn,k(T)
= ∑((-1)( jpj-k)/n tjpj/ (pj!))
↑ Pr=q,Pr≥0(r=1,2,…,n-1), rpr≡k(mod n)
这“多变元n+1≥3角函数”同样满足“三角函数”
和“单变量n+1≥3角函数”的所有规律:
1、万氏欧拉公式:
exp( Inrtr)= InkRn,k((T)
上面对此式左边的展开正是此式的右边。
2、万氏棣美弗公式:
( InkRn,k((T))α= InkRn,k((αT)
因
(exp( Inrtr))α=( InkRn,k((T))α
式左=exp( Inrαtr)= InkRn,k((αT)=左右
3、万氏和角公式:
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(Rn,0(α+β),Rn,1(α+β),…,Rn,n-1(α+β))-1
=An(α)(Rn,0(β),Rn,1(β),…,Rn,n-1(β))-1
=An(β)(Rn,0(α),Rn,1(α),…,Rn,n-1(α))-1
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(Rn,0(α+β),-Rn,1(α+β),…,-Rn,n-1(α+β))-1
=(Rn,0(α),-Rn,1(α),…,-R,n-1(α))An(β)
=(Rn,0(β),-Rn,1(β),…,-Rn,n-1(β))An(α)
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exp( Inr(αr+βr))=exp( Inrαr)exp( Inrβr)
故
An(αr+βr)=An(α)An(β)
An(αr+βr)=An(β)An(α)
对两上式分别取第一列和第一行即得证。
4、万氏倍元公式:
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(Rn,0(αT),Rn,1(αT),…,R,n-1(αT))-1
=Anα-1(T)(Rn,0(T),Rn,1(T),…,Rn,n-1(T))-1
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(Rn,0(αT),-Rn,1(αT),…,-Rn,n-1(αT))-1
=(Rn,0(T),-Rn,1(T),…,-Rn,n-1(T))Anα-1(T)
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Anα(T)=Anα-1(T)An(T),Anα-1(T)=An((α-1)T)
Anα(αT)=An((α-1)T)An(T)
Anα(αT)=An(T)An((α-1)T)
对上两式分别取第一列和第一行即得证。
5、万氏正负交错循环导数公式:
Rn,k/ tj(T)=Rn,k-j(T),当k-j≥0时;
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Rn,k/ tj=-Rn,n+k-j(T),当k-j<0时
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因 exp( Inrtr)= InkRn,k((T)
对左边求偏导得:
exp( Inrtr)/ tj=Injexp( Inrtr)= Ink+jRn,k((T)
= InuRn,u-j(T)+ InuRn,u-j(T)
= InuRn,u-j(T)+ Inu-nInnRn,u-j(T)
= InuRn,u-j(T)- Inu-nRn,u-j(T)
= InkRn,u-j(T)- InkRn,n-j+k(T)
而对右边求偏导:
 InkRn,k((T)/ tj== Ink Rn,k((T)/ tj ,
比较左右得证。
6、万氏椭圆型行列式为1公式:
|An(T)|
=|exp( Inrtr)|
=|〖Rn,0(T)n,-R,n-1(T)…,-Rn,1(T)〗|
=1
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当n=2时即此行列式展开即为三角函数的圆公式:SIN2t十COS2t=1
因 |An(T)|/ tj=0 ,
这是因|An(T)|中第一行对tj求偏导数就得|An(T)|的第n-j行的相反数,
而|An(T)|的第m行(1<m≤n)行对tj求偏导数就得|An(T)|的第n+m-1-j行(m-1-j≥0)的相反数,
或第n+m-1-j行(m-1-j<0)的相反数。
因行列式中有两行相同,则行列式值为0,而|An(T)|对一切tj求偏导数后其值均为0,则|An(T)|对T求全导数就为0
|An(T)|=const,
而因T=(0,…,0)=0时有|An(0)|=1
故恒有
|An(T)|=1
7、万氏有限欧拉公式:
虚数式:
Rn,k(T)
=n-1(-1)(n+1)k exp( (-1)(n+1)rtrexp((1+2β)riπ/n)-(1+2β)kiπ/n)
=Rn,k,1(T)+iRn,k,2(T)=Rn,k,1(T)
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实数解析式(正好为上式的实部):
Rn,k(T)=Rn,k,1(T)=
=n-1(-1)(n+1)k exp( (-1)(n+1)rtrCOS((1+2β)rπ/n))COS(Fβ)
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故有恒等式:
Rn,k,2(T)= exp( (-1)(n+1)rtrCOS((1+2β)rπ/n))SIN(Fβ)=0
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其中
Fβ= (-1)(n+1)rtrSIN((1+2β)rπ/n)-(1+2β)rkπ/n
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用证明单变元情况的同样方法即可证明。
法一:用麦克劳林展式法
因f(t1,t2,…,tn-1)= (1/q!)( (tj / tj))qf(0,…,0)
令
Gn,k(T)
=n-1(-1)(n+1)k exp( (-1)(n+1)rtrexp((1+2β)riπ/n)-(1+2β)kiπ/n)
Gn,k(T)的麦克劳林展式为:
Gn,k(T)= (1/q!)( (tj / tjt))qG(0)=
= (1/q!)∑ tjpj/ (pj!))( qG(0)/( t1p1 t2p2… tn-1pn-1))
↑ Pr=q,Pr≥0(r=1,2,…,n-1)
( qG(0)/( t1p1 t2p2… tn-1pn-1)=(-1)(n+1)k-(n+1) jpj/n)×M
其中
M=
= exp( (-1)(n+1)jtjexp((1+2β)j/πn)-(2β+1)(k- jpj)πi/n)
↑ Pr=q,Pr≥0(r=1,2,…,n-1), jpj≡q(mod n)
当把T=(0,…,0)代入M
得
M=0,(当 rpr≠k(mod n)时)
M=(-1)( rpr-k)/n(当 rpr≡k(mod n)时)代入上式即得
Gn,k(T)=Rn,k(T)证毕
法二是直接把进行展开即得证,省畧。
8、万氏有限和公式
n为奇数时:
(-1)kRn,k(T)=exp( (-1)rtr),
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n为偶数时:
ωn(n-1)kRn,k(T)=exp( (-ω)rtr )
其中ωn=eiπ/n
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n为奇时
(-1)kRn,k(T)=
(-1)kn-1(-1)(n+1)k exp( (-1)(n+1)rtrexp((1+2β)riπ/n)-(1+2β)kiπ/n)
=n-1 exp( (-1)nktrexp((1+2β)riπ/n)-(1+2β)kiπ/n)
(因1+2β=mn在β=0,1,…,n-1时只能m=1,
在1+2β=mn时exp(-(1+2β)kiπ/n)=(-1)-kπ=(-1)k)
故在1+2β=mn时有 (-1)nkexp(-(1+2β)kiπ/n))=n ;
在1+2β≠mn时有 (-1)nkexp(-(1+2β)kiπ/n))
=(1+exp(-(2β+1)πi))/(1-(-1)nexp(-(1+2β)iπ/n))=0
代入证毕。
n为偶时
ωn(n-1)kRn,k(T)=
n-1e(n-1)kπi/n(-1)(n+1)k exp( (-1)(n+1)rtrexp((1+2β)riπ/n)-(1+2β)kiπ/n)
=n-1 exp( (-1)rtre(1+2β)ri/n (-e(n-2β-2)i/n)k
(在β=0,1,…,n-1时,(n-2β-2)/n若为整数,
其只能或n=2β+2,
此时 (-e(n-2β-2)i/n)k= (-1)k=0 ,
或β=n-1,此时(n-2β-2)/n=-1,
此时 (-e(n-2β-2)i/n)k)= (-e-πi)k= 1=n
在β≠n-1且2≠n-2时,(n-2β-2)/n不为整数则等比级数和为0:
(-e(n-2β-2)i/n)k=(1-(-1)ne(n-2β-2)πi)/(1+e(n-2β-2)πi/n))=0
代入后只剩下β=n-1时的一项了:
ωn(n-1)kRn,k(T)=exp( (-1)rtrexp((2n-2+1)rπi))
=exp( (-1)rtrexp((2-1/n)πri))
=exp( (-1)rtrexp(πri/n))
=exp( (-ω)rtr ) 证毕
9、特殊例子:
①、n=2时为“一元三角函数”即普通“三角函数”:
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R2,0(t1)=COS(t1)
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R2,1(t1)=SIN(t1)
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②、n=3时为“二元四角函数”:
R3,0(t1,t2)
=(exp(-t1+t2)+2exp((t1-t2)/2)COS( (t1+t2)/2))/3
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R3,1(t1,t2)
=(-exp(-t1+t2)+2exp((t1-t2)/2)COS( (t1+t2)/2-π/3))/3
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R3,2(t1,t2)
=(exp(-t1+t2)-2exp((t1-t2)/2)COS( (t1+t2)/2+π/3))/3
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③n=4时为“三元五角函数”:
R4,0(t1,t2,t3)
=(exp((-t1+t3) /2)cos( /2(t1+t3)-t2)+
+exp((t1-t3) /2)cos( /2(t1+t3)+t2))/2
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R4,1(t1,t2,t3)
=(exp((-t1+t3) /2)cos( /2(t1+t3)-t2+π/4)
-exp((t1-t3) /2)cos( /2(t1+t3)+t2-π/4))/2
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R4,2(t1,t2,t3)
=(-exp((-t1+t3) /2)sin( /2(t1+t3)-t2)+
+exp((t1-t3) /2)sin( /2(t1+t3)+t2))/2
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R4,3(t1,t2,t3)
=(-exp((-t1+t3) /2)cos( /2(t1+t3)-t2-π/4)
+exp((t1-t3) /2)cos( /2(t1+t3)+t2+π/4))/2
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