Question Number 7841 by ankursharma532 last updated on 19/Sep/16
$${tan}\Pi/\mathrm{16}=\sqrt{\mathrm{4}+\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\:}\:−\:\left(\sqrt{\mathrm{2}}\:+\mathrm{1}\right) \\ $$
Commented by Yozzia last updated on 19/Sep/16
$${tan}\mathrm{4}{x}=\frac{\mathrm{2}{tan}\mathrm{2}{x}}{\mathrm{1}−{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{2}{x}} \\ $$$${Let}\:{x}=\pi/\mathrm{16}\Rightarrow{tan}\mathrm{4}{x}={tan}\frac{\pi}{\mathrm{4}}=\mathrm{1} \\ $$$$\therefore\mathrm{2}{tan}\mathrm{2}{x}=\mathrm{1}−{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{2}{x} \\ $$$${tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{2}{x}+\mathrm{2}{tan}\mathrm{2}{x}=\mathrm{1} \\ $$$${tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{2}{x}+\mathrm{2}{tan}\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}=\mathrm{2} \\ $$$$\left({tan}\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} =\mathrm{2} \\ $$$${tan}\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}=\sqrt{\mathrm{2}}\:\:\:\because\:\mathrm{0}<{x}<\pi/\mathrm{2} \\ $$$${tan}\mathrm{2}{x}=\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1} \\ $$$$\frac{\mathrm{2}{tanx}}{\mathrm{1}−{tan}^{\mathrm{2}} {x}}=\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1} \\ $$$$\mathrm{2}{tanx}=\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}−\left(\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}\right){tan}^{\mathrm{2}} {x} \\ $$$$\left(\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}\right){tan}^{\mathrm{2}} {x}+\mathrm{2}{tanx}−\left(\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}\right)=\mathrm{0} \\ $$$${tanx}=\frac{−\mathrm{2}\pm\sqrt{\mathrm{2}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\left(\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}\right)\left(\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}\right)}}{\mathrm{2}\left(\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}\right)} \\ $$$${tanx}=\frac{−\mathrm{2}\pm\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{1}+\left(\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{2}\left(\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}\right)} \\ $$$${tanx}=\frac{−\mathrm{1}\pm\sqrt{\mathrm{1}+\left(\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }}{\:\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}} \\ $$$$\because\:\sqrt{\mathrm{1}+\left(\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }>\mathrm{1}\Rightarrow−\sqrt{\mathrm{1}+\left(\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }<−\mathrm{1} \\ $$$$\Rightarrow−\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{1}+\left(\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }<−\mathrm{2}<\mathrm{0}\:{while}\:{tanx}>\mathrm{0}\:{if}\:\mathrm{0}<{x}<\pi/\mathrm{2} \\ $$$$\therefore\:{tanx}=\frac{−\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{1}+\mathrm{2}+\mathrm{1}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}} \\ $$$${tanx}=\frac{−\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{4}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}} \\ $$$${tanx}=\frac{\left(−\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{4}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}\right)\left(\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}−\mathrm{1}} \\ $$$${tanx}=\sqrt{\mathrm{4}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}\left(\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{1}\right)−\left(\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{1}\right) \\ $$$${tanx}=\sqrt{\left(\mathrm{4}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\right)\left(\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }−\left(\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{1}\right) \\ $$$${tanx}=\sqrt{\left(\mathrm{4}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\right)\left(\mathrm{3}+\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\right)}−\left(\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{1}\right) \\ $$$${tanx}=\sqrt{\mathrm{12}−\mathrm{8}+\mathrm{8}\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{6}\sqrt{\mathrm{2}}}−\left(\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{1}\right) \\ $$$${tanx}=\sqrt{\mathrm{4}+\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}−\left(\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{1}\right) \\ $$$${tan}\frac{\pi}{\mathrm{16}}=\sqrt{\mathrm{4}+\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}−\left(\sqrt{\mathrm{2}}+\mathrm{1}\right) \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$
Commented by Yozzia last updated on 19/Sep/16
$${For}\:{x}=\pi/\mathrm{2}^{{n}+\mathrm{2}} \:\left({n}\in\mathbb{N}\right)\: \\ $$$${tan}\left(\mathrm{2}^{{n}} {x}\right)={tan}\left(\mathrm{2}^{{n}} ×\frac{\pi}{\mathrm{2}^{{n}+\mathrm{2}} }\right)={tan}\frac{\pi}{\mathrm{2}^{\mathrm{2}} }=\mathrm{1}. \\ $$$${But},\:{tan}\mathrm{2}^{{n}} {x}=\frac{\mathrm{2}{tan}\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} {x}}{\mathrm{1}−{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} {x}}=\mathrm{1} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{2}{tan}\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} {x}=\mathrm{1}−{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} {x} \\ $$$${tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} {x}+\mathrm{2}{tan}\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} {x}+\mathrm{1}=\mathrm{2} \\ $$$$\left({tan}\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} {x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} =\mathrm{2}\Rightarrow{tan}\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} {x}=\pm\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1} \\ $$$$\because\:{x}=\frac{\pi}{\mathrm{2}^{{n}+\mathrm{2}} },\:\therefore\:\mathrm{0}<\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} {x}=\frac{\pi}{\mathrm{2}^{{n}+\mathrm{2}} }×\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} =\frac{\pi}{\mathrm{8}}<\frac{\pi}{\mathrm{2}} \\ $$$$\therefore\:\:{tan}\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} {x}=\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1}={r}_{\mathrm{1}} \\ $$$$\therefore\:\frac{\mathrm{2}{tan}\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{2}} {x}}{\mathrm{1}−{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{2}^{{n}−\mathrm{2}} {x}}={r}_{\mathrm{1}} >\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{2}{tan}\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{2}} {x}={r}_{\mathrm{1}} −{r}_{\mathrm{1}} {tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{2}^{{n}−\mathrm{2}} {x} \\ $$$${r}_{\mathrm{1}} {tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{2}^{{n}−\mathrm{2}} {x}+\mathrm{2}{tan}\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{2}} {x}−{r}_{\mathrm{1}} =\mathrm{0} \\ $$$$\therefore\:{tan}\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{2}} {x}=\frac{−\mathrm{2}\pm\sqrt{\mathrm{4}+\mathrm{4}{r}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{2}{r}_{\mathrm{1}} }=\frac{−\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{1}+{r}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} }}{{r}_{\mathrm{1}} }={r}_{\mathrm{2}} \\ $$$$\therefore\:\frac{\mathrm{2}{tan}\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{3}} {x}}{\mathrm{1}−{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{2}^{{n}−\mathrm{3}} {x}}={r}_{\mathrm{2}} \Rightarrow{tan}\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{3}} {x}=\frac{\sqrt{{r}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}−\mathrm{1}}{{r}_{\mathrm{2}} }={r}_{\mathrm{3}} \\ $$$${Let}\:{tan}\mathrm{2}^{{n}−{i}} {x}={r}_{{i}} =\frac{\sqrt{{r}_{{i}−\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}−\mathrm{1}}{{r}_{{i}−\mathrm{1}} }\:{i}\geqslant\mathrm{2} \\ $$$${r}_{\mathrm{1}} =\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{1},\:{r}_{{i}} >\mathrm{0}. \\ $$$${r}_{{n}} =\frac{\sqrt{{r}_{{n}−\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}−\mathrm{1}}{{r}_{{n}−\mathrm{1}} }={tan}\mathrm{2}^{{n}−{n}} {x}={tanx}={tan}\frac{\pi}{\mathrm{2}^{{n}+\mathrm{2}} } \\ $$$$\left({r}_{{n}} {r}_{{n}−\mathrm{1}} +\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} ={r}_{{n}−\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} +\mathrm{1} \\ $$$${r}_{{n}} ^{\mathrm{2}} {r}_{{n}−\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{r}_{{n}} {r}_{{n}−\mathrm{1}} −{r}_{{n}−\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} =\mathrm{0} \\ $$$${r}_{{n}−\mathrm{1}} \left({r}_{{n}} ^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)+\mathrm{2}{r}_{{n}} =\mathrm{0} \\ $$$${r}_{{n}−\mathrm{1}} =\frac{\mathrm{2}{r}_{{n}} }{\mathrm{1}−{r}_{{n}} ^{\mathrm{2}} }=\frac{\mathrm{2}{r}_{{n}} }{\left(\mathrm{1}−{r}_{{n}} \right)\left(\mathrm{1}+{r}_{{n}} \right)} \\ $$$${r}_{{n}−\mathrm{1}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}−{r}_{{n}} }−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+{r}_{{n}} } \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$
Answered by prakash jain last updated on 02/Oct/16
$$\mathrm{in}\:\mathrm{comments} \\ $$