Question Number 160496 by mathlove last updated on 30/Nov/21
Answered by Kamel last updated on 01/Dec/21
$$ \\ $$$${z}^{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}} −\mathrm{1}=\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{2}{n}} {\prod}}\left({z}−{e}^{\frac{\mathrm{2}{k}\pi{i}}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}} \right) \\ $$$$\therefore\:\:\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{2}{n}} {\sum}}{z}^{{k}} =\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2}{n}} {\prod}}\left({z}−{e}^{\frac{\mathrm{2}{k}\pi{i}}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}} \right) \\ $$$${So}:\:{for}\:{z}=\mathrm{1},\:\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}=\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2}{n}} {\prod}}\left({e}^{\frac{\mathrm{2}{k}\pi{i}}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}} −\mathrm{1}\right) \\ $$$${For}\:{z}=−\mathrm{1},\:\mathrm{1}=\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2}{n}} {\prod}}\left({e}^{\frac{\mathrm{2}{k}\pi{i}}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}} +\mathrm{1}\right) \\ $$$${tan}\left(\frac{{k}\pi}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}\right)=\frac{{e}^{\frac{\mathrm{2}{k}\pi{i}}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}} −\mathrm{1}}{{i}\left({e}^{\frac{\mathrm{2}{k}\pi{i}}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}} +\mathrm{1}\right)} \\ $$$$\therefore\:\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2}{n}} {\prod}}\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} {tan}\left(\frac{{k}\pi}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}\right)=\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\overset{{p}=\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}−{k}} {=}\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} \underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}{tan}\left(\frac{{k}\pi}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}\right)\underset{{p}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}{tan}\left(\pi−\frac{{p}\pi}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}\right) \\ $$$${Then}:\:\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}=\left(\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}{tan}\left(\frac{{k}\pi}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}\right)\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$${Or}:\:{tan}\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}\right){tan}\left(\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}\right)…{tan}\left(\frac{{n}\pi}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}\right)=\sqrt{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}} \\ $$
Answered by mr W last updated on 30/Nov/21
$$\left(\mathrm{2}\right) \\ $$$$\underset{{n}\rightarrow\infty} {\mathrm{lim}}\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{{n}+{k}} \\ $$$$=\underset{{n}\rightarrow\infty} {\mathrm{lim}}\frac{\mathrm{1}}{{n}}\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{\frac{{k}}{{n}}+\mathrm{1}} \\ $$$$=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{{dx}}{{x}+\mathrm{1}} \\ $$$$=\mathrm{ln}\:\left({x}+\mathrm{1}\right)\mid_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \\ $$$$=\mathrm{ln}\:\mathrm{2} \\ $$