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第4题

平面上是否存在一个无限点集,使任意三点不共线且任意两点间的距离都是有理数?
第 3/4 步:证明非零整数倍的正弦不为零
sin⁡(kθ)=ak5k,ak+1=6ak−25ak−1,ak≡4(mod5) (k≥1)\sin(k\theta)=\frac{a_k}{5^k},\qquad a_{k+1}=6a_k-25a_{k-1},\qquad a_k\equiv4\pmod5\ (k\ge1)
详细分析

对 k≥1k\ge1,写成 sin⁡(kθ)=ak/5k\sin(k\theta)=a_k/5^k。递推式给出 ak+1=6ak−25ak−1a_{k+1}=6a_k-25a_{k-1},且 a0=0,a1=4a_0=0,a_1=4,所以 ak+1≡ak≡4(mod5)a_{k+1}\equiv a_k\equiv4\pmod5。因此 k≠0k\ne0 时 sin⁡(kθ)≠0\sin(k\theta)\ne0;负的 kk 的情形由正弦的奇函数性质得到。