Matemática, perguntado por Lukyo, 1 ano atrás

(50 PONTOS) Como obter uma fórmula fechada para a soma

\displaystyle\sum\limits_{n=0}^{k}{\mathrm{tg}(n+1)\cdot \mathrm{tg}(n)}

utilizando a identidade \mathrm{tg}(\alpha-\beta)=\dfrac{\mathrm{tg}(\alpha)-\mathrm{tg}(\beta)}{1+\mathrm{tg}(\alpha)\cdot \mathrm{tg}(\beta)}

para gerar uma soma telescópica?

Soluções para a tarefa

Respondido por Niiya
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Defina a sequência

a_{n}=tg(n)

E note que

\Delta(a_{n})=a_{n+1}-a_{n}\\\\\Delta(a_{n})=tg(n+1)-tg(n)

Da identidade, temos que

tg([n+1]-n)=tg(1)=\dfrac{tg(n+1)-tg(n)}{1+tg(n+1)\cdot tg(n)}

Logo:

tg(1)\cdot[1+tg(n+1)\cdot tg(n)]=tg(n+1)-tg(n)=\Delta(a_{n})\\\\\\1+tg(n+1)\cdot tg(n)=\dfrac{\Delta(a_{n})}{tg(1)}\\\\\\\boxed{\boxed{tg(n+1)\cdot tg(n)=\dfrac{\Delta(a_{n})}{tg(1)}-1}}
___________________________

\displaystyle\sum\limits_{n=0}^{k}tg(n+1)\cdot tg(n)=\sum\limits_{n=0}^{k}\left(\dfrac{\Delta(a_{n})}{tg(1)}-1\right)\\\\\\\sum\limits_{n=0}^{k}tg(n+1)\cdot tg(n)=\sum\limits_{n=0}^{k}\dfrac{\Delta(a_{n})}{tg(1)}-\sum\limits_{n=0}^{k}1\\\\\\\sum\limits_{n=0}^{k}tg(n+1)\cdot tg(n)=\dfrac{1}{tg(1)}\sum\limits_{n=0}^{k}\Delta(a_{n})-(k+1)\\\\\\\sum\limits_{n=0}^{k}tg(n+1)\cdot tg(n)=cotg(1)\cdot(a_{k+1}-a_{0})-(k+1)\\\\\\\sum\limits_{n=0}^{k}tg(n+1)\cdot tg(n)=cotg(1)\cdot[tg(k+1)-tg(0)]-(k+1)

Como tg(0)=0:

\boxed{\boxed{\sum\limits_{n=0}^{k}tg(n+1)\cdot tg(n)=cotg(1)\cdot tg(k+1)-(k+1)}}

Lukyo: Fantástico!! :-)
Lukyo: O interessante é que no resultado desta soma, que só envolve tangentes, apareceu um termo linear...
Lukyo: que não é argumento de nenhuma função trigonométrica...
Niiya: É mesmo!
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