Question Number 155183 by mathdanisur last updated on 26/Sep/21
Answered by aleks041103 last updated on 26/Sep/21
$$\mathrm{1}−{tan}^{\mathrm{2}} \frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }=\frac{{cos}^{\mathrm{2}} \frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }−{sin}^{\mathrm{2}} \frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }}{{cos}^{\mathrm{2}} \frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }}=\frac{{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}−\mathrm{1}} }}{{cos}^{\mathrm{2}} \frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }} \\ $$$$\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}−\mathrm{1}} }={cosx}\:{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}}\:…\:{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{{sin}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }}{sin}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{2}} }…{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}}{cosx}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{{sin}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{sin}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{2}} }{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{2}} }…{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}}{cosx}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{\mathrm{2}} {sin}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }}{sin}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{3}} }\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{{n}−\mathrm{3}} {\prod}}{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }=…= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{m}} {sin}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }}{sin}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}−{m}} }\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{{n}−\mathrm{1}−{m}} {\prod}}{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} {sin}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }}{sinxcosx}=\frac{{sin}\left(\mathrm{2}{x}\right)}{\mathrm{2}^{{n}} {sin}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }\right)} \\ $$$$\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }=\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}{cos}\frac{{x}/\mathrm{2}}{\mathrm{2}^{{k}−\mathrm{1}} }= \\ $$$$=\frac{{sin}\left(\mathrm{2}\left({x}/\mathrm{2}\right)\right)}{\mathrm{2}^{{n}} {sin}\left(\frac{{x}/\mathrm{2}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }\right)}=\frac{{sinx}}{\mathrm{2}^{{n}} {sin}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}} }} \\ $$$$\Rightarrow\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}\frac{{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}−\mathrm{1}} }}{{cos}^{\mathrm{2}} \frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }}=\frac{\left(\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}−\mathrm{1}} }\right)}{\left(\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }\right)^{\mathrm{2}} }= \\ $$$$=\frac{\frac{{sin}\left(\mathrm{2}{x}\right)}{\mathrm{2}^{{n}} {sin}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }\right)}}{\left(\frac{{sinx}}{\mathrm{2}^{{n}} {sin}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}} }}\right)^{\mathrm{2}} }=\frac{{sin}\left(\mathrm{2}{x}\right)\mathrm{2}^{\mathrm{2}{n}} {sin}^{\mathrm{2}} \frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}} }}{\mathrm{2}^{{n}} {sin}\frac{\mathrm{2}{x}}{\mathrm{2}^{{n}} }{sin}^{\mathrm{2}} {x}}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{2}{sinx}\:{cosx}\:\mathrm{2}^{{n}} \:{sin}^{\mathrm{2}} \frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}} }}{\mathrm{2}{sin}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}} }{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}} }{sin}^{\mathrm{2}} {x}}=\frac{\mathrm{2}^{{n}} {cosx}\:{sin}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}} }}{{cos}\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}} }{sinx}}= \\ $$$$=\mathrm{2}^{{n}} \frac{{tan}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}} }\right)}{{tan}\left({x}\right)} \\ $$$$\Rightarrow\Omega=\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {{lim}}\:\frac{{x}}{{tan}\left({x}\right)}\underset{{n}\rightarrow\infty} {{lim}}\frac{{tan}\left({x}/\mathrm{2}^{{n}} \right)}{{x}/\mathrm{2}^{{n}} }=\mathrm{1} \\ $$
Commented by aleks041103 last updated on 26/Sep/21
$${There}\:{is}\:{an}\:{even}\:{easier}\:{method} \\ $$$${tan}\left(\mathrm{2}{x}\right)=\frac{\mathrm{2}{tan}\left({x}\right)}{\mathrm{1}−{tan}^{\mathrm{2}} \left({x}\right)}\Rightarrow\mathrm{1}−{tan}^{\mathrm{2}} {x}=\mathrm{2}\frac{{tan}\left({x}\right)}{{tan}\left(\mathrm{2}{x}\right)} \\ $$$$\Rightarrow\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}\left(\mathrm{1}−{tan}^{\mathrm{2}} \frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }\right)=\mathrm{2}^{{n}} \underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}\frac{{tan}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }\right)}{{tan}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}−\mathrm{1}} }\right)} \\ $$$${telescopic}\:{sum}: \\ $$$$\Rightarrow\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}\left(\mathrm{1}−{tan}^{\mathrm{2}} \frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }\right)=\frac{\mathrm{2}^{{n}} {tan}\left(\mathrm{2}^{−{n}} {x}\right)}{{tan}\left({x}\right)} \\ $$$$… \\ $$$$\Rightarrow\Omega=\mathrm{1} \\ $$
Commented by mathdanisur last updated on 26/Sep/21
$$\mathrm{Very}\:\mathrm{nice}\:\boldsymbol{\mathrm{S}}\mathrm{er},\:\mathrm{thank}\:\mathrm{you} \\ $$