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Exercice corrigé : Produit télescopique de cosinus (type CCINP)

Produit télescopiqueSomme de logarithmesTrigonométrieLimite usuelle

Soit $x\in\left]0,\pi\right[$. Pour $n\in\mathbb{N}^*$, on pose $P_n=\prod_{k=1}^{n}\cos\left(\frac{x}{2^k}\right)$.

  1. Soit $a\in\mathbb{R}$ tel que $\sin a\neq0$. Montrer que $\cos a=\dfrac{\sin(2a)}{2\sin a}$.
  2. Justifier que pour tout $k\in\mathbb{N}$, $\sin\left(\frac{x}{2^k}\right)>0$, et que $P_n>0$.
  3. Montrer que $P_n=\dfrac{\sin x}{2^n\sin\left(\frac{x}{2^n}\right)}$.
  4. En déduire $\sum_{k=1}^{n}\ln\cos\left(\frac{x}{2^k}\right)$ en fonction de $n$ et $x$.
  5. Déterminer la limite de $P_n$ quand $n\to+\infty$.
  6. Application : déterminer la limite de $\prod_{k=1}^{n}\cos\left(\frac{\pi}{2^{k+1}}\right)$ quand $n\to+\infty$.

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Notions à revoir

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