Question Number 144272 by SOMEDAVONG last updated on 24/Jun/21
$$\mathrm{S}_{\mathrm{n}} =\underset{\mathrm{n}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{\mathrm{k}} }\mathrm{tanh}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{\mathrm{k}} }\right)=? \\ $$
Answered by Olaf_Thorendsen last updated on 24/Jun/21
$$\mathrm{S}_{{n}} \:=\:\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{k}} }\mathrm{tanh}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }\right) \\ $$$${f}_{{n}} \left({x}\right)\:=\:\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}\mathrm{cosh}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }\right)\:\:\:\:\:\left(\mathrm{1}\right) \\ $$$$\mathrm{sinh2}{u}\:=\:\mathrm{2cosh}{u}.\mathrm{sinhh}{u} \\ $$$$\mathrm{cosh}{u}\:=\:\frac{\mathrm{sinh2}{u}}{\mathrm{2sinh}{u}} \\ $$$${f}_{{n}} \left({x}\right)\:=\:\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}\frac{\mathrm{sinh}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}−\mathrm{1}} }\right)}{\mathrm{2sinh}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }\right)} \\ $$$${f}_{{n}} \left({x}\right)\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} }.\frac{\mathrm{sinh}\left({x}\right)}{\mathrm{sinh}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}} }\right)}\:\:\:\:\:\left(\mathrm{2}\right) \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{1}\right)\::\:\mathrm{ln}{f}_{{n}} \left({x}\right)\:=\:\mathrm{ln}\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\prod}}\mathrm{cosh}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }\right) \\ $$$$\mathrm{ln}{f}_{{n}} \left({x}\right)\:=\:\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\mathrm{ln}\left(\mathrm{cosh}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }\right)\right) \\ $$$$\frac{{d}}{{dx}}\mathrm{ln}{f}_{{n}} \left({x}\right)\:=\:\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{k}} }\mathrm{tanh}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{k}} }\right) \\ $$$$\frac{{d}}{{dx}}\mathrm{ln}{f}_{{n}} \left(\mathrm{1}\right)\:=\:\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{k}} }\mathrm{tanh}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{k}} }\right)\:=\:\mathrm{S}_{{n}} \:\:\:\:\:\:\left(\mathrm{3}\right) \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{2}\right)\::\:\mathrm{ln}{f}_{{n}} \left({x}\right)\:=\:\mathrm{ln}\left(\mathrm{sinh}{x}\right)−\mathrm{ln}\left(\mathrm{sinh}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}} }\right)\right)−{n}\mathrm{ln2} \\ $$$$\frac{{d}}{{dx}}\:\mathrm{ln}{f}_{{n}} \left({x}\right)\:=\:\mathrm{coth}{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} }\mathrm{coth}\left(\frac{{x}}{\mathrm{2}^{{n}} }\right) \\ $$$$\frac{{d}}{{dx}}\:\mathrm{ln}{f}_{{n}} \left(\mathrm{1}\right)\:=\:\mathrm{coth}\left(\mathrm{1}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} }\mathrm{coth}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} }\right)\:\:\:\:\:\left(\mathrm{4}\right) \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{3}\right)\:\mathrm{and}\:\left(\mathrm{4}\right)\:: \\ $$$$\mathrm{S}_{{n}} \:=\:\mathrm{coth}\left(\mathrm{1}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} }\mathrm{coth}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} }\right) \\ $$$$\mathrm{S}_{{n}} \:=\:\frac{{e}+{e}^{−\mathrm{1}} }{{e}−{e}^{−\mathrm{1}} }−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} }.\frac{{e}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} }} +{e}^{−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} }} }{{e}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} }} −{e}^{−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} }} } \\ $$$$\mathrm{S}_{{n}} \:=\:\frac{{e}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{{e}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} }.\frac{{e}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }} +\mathrm{1}}{{e}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }} −\mathrm{1}} \\ $$