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  1. 求 tan2⁡π7+tan2⁡2π7+tan2⁡3π7 的值;
  2. 求 sinπ14−sin⁡3π14+sin⁡5π14 的值.

解

我们对每一问给一个代表性的处理方法.

  1. θ=π7,2π7,3π7 是 tan⁡4θ=−tan⁡3θ 的三个解.将方程展开得2tan⁡2θ1−tan2⁡2θ=4tan⁡θ1−tan2⁡θ1−(2tan⁡θ1−tan2⁡θ)2=−3tan⁡θ−tan3⁡θ1−3tan2⁡θ.
    消去tan⁡θ(我们不需要tan⁡θ=0),令x=tan2⁡θ,上述方程整理得x3−21x2+35x−7=0,
    它的解 tan2kπ7,k=1,2,3 互不相等,因此它们是这个方程全部的解.由韦达定理,立得 tan2⁡π7+tan2⁡2π7+tan2⁡3π7=21.
  2. 记 z=cos⁡π14+isin⁡π14, 则 z7=i,z14=−1.这样sin⁡kπ14=zk−z―k2i=zk+z14−k2i,
    从而sin⁡π14−sin⁡3π14+sin⁡5π14=12i(z13−z11+z9−z7+z5−z3+z+i)=12i(z(z14+1)z2+1+i)=12.