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$\开始组$

根据我的计算,这里我提出了以下关于余弦函数的猜想。

猜想。对于任何正整数n美元$,我们有身份$$\frac1{2n}\det\left[\cos\pi\frac{jk}n个\右]{0\lej,k\len}=\det\left[\cos\pi\frac{jk}n个\右]{1\lej,k\len}=(-1)^{floor\frac{n+1}2\floor}(n/2)^{(n-1)/2}$$

这是我预印本中推测5.7的一部分arXiv公司:1901.04837本文包含了更多类似的猜想。

对这个猜想的解决方案有什么想法吗?

$\端组$

1答案1

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$\开始组$

首先,我们使用公式$$D: =\det[x_j^k+x_j_{-k}]_{j,k=0,\点,m-1}=\prod_{l<j}(x_j+x_j^{-1}-x_l-x_l^{-1})=\prod_{l<j}(xj-xl)(1-xj^{-1}xl^{-1})。$$根据观察结果$x^k+x^{-k}=p_k(x+x^{-1})$对于多项式美元$学位千美元$前导系数为1,因此我们的矩阵是$x_j+x_j^{-1}$乘以某个酉三角矩阵。

对于行列式,当j美元$千美元$从0到n美元$,这是一个特殊情况$x_j=e^{\pi ij/n}$对于$j=0,1,\点,n$(带有$m=n+1$). 的标志D美元$明显相等$(-1)^{\binom{n+1}2}$,由于所有差异$x_j+x_j^{-1}-x_l-x_l^{-1}$是负实,我们必须找到D美元$.$$|D|=4\left|\prod_{0<l<j<n}(x_j-x_l)(x_j-x_l^{-1})\right|\cdot\left| \prod_{j=1}^{n-1}(x_j-1)^2(x_j+1)^2\right|=\\=4\left|\frac12\prod_{a^{2n}=b^{2n}=1,一个b}(a-b)\right|^{\frac12}\cdot\left |\prod_{j=1}^{n-1}(1-x_j^2)\right |^{\frac12}。$$众所周知,产品的绝对价值超过a,b美元$(即多项式的判别式$f_{2n}(z)=z^{2n}-1$)等于(20亿)^n美元$(例如,因为$|f_{2n}'(ω)|=2n$对于任何根$\欧米茄$属于f_0美元$)、和$\prod_{j=1}^{n-1}(1-x_j^2)=n$出于同样的原因(即。$f_n'(1)=n$,$x_j^2美元$是的根f_n美元$).

现在谈谈行列式$\det[x_j^k+x_j_{-k}]_{j,k=1,\点,n}$对于$x_j=e^{i\pi j/n}$(除以2^n美元$). 为了将其简化为行列式$\波浪线{D}$什么时候j美元$从1到n美元$但是千美元$从0到n-1美元$,我们引入系数$a_0,a_1,\点,a{n-1}$这样的话$x^n+x美元^{-n}-\求和{j=0}^{n-1}aj(x^j+x^{-j})=\prod_{j=1}^n(x+x^{-1}-xj-xj^{-1})$。然后从最后一列减去第一列的线性组合n-1美元$列我们得到表单的列$a_0(x_j^0+x_j*{-0})$,因此我们的行列式等于$(-1)^{n-1}a0\波浪线{D}$.

还有待计算$\波浪线{D}$$a_0美元$。我们可以比较$\颚化符{D}$具有上面的D美元$.我们有$$D=(-1)^n\cdot 2\tilde{D}\cdot\prod_{a^{2n}=1,a\ne1}(1-a)=4(-1)#nn\ tilde{D}$$

现在大约$a_0$.$-a_0美元$是洛朗多项式的常数项$$\prod_{j=1}^n(x+x^{-1}-xj-xj^{-1})=x^{-n}\prod\j=1}^n(x-xj)^{2n}-1)\cdot\frac{x+1}{x-1}=x^{-n}(x+1)(1+x+\dots+x^{2n-1})$$因此$a_0=-2$.

$\端组$

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