Q.

Let z=cosθ+isinθ. Then the value of m=115Im(z2m-1) at θ=2° is                   [2009]

1 1sin2°      
2 13sin2°      
3 12sin2°      
4 14sin2°  

Ans.

(4)

z=cosθ+isinθ

z2m-1=(cosθ+isinθ)2m-1=cos(2m-1)θ+isin(2m-1)θ

[By De Moivre's theorem: (cosθ+isinθ)n=cosnθ+isinnθ]

 Im(z2m-1)=sin(2m-1)θ

 m=115Im(z2m-1)=m=115sin(2m-1)θ

=sinθ+sin3θ+sin5θ+ (upto 15 terms)

=sin[15(2θ2)]·sin[θ+14θ]sinθ

[ sinα+sin(α+β)+sin(α+2β)+ (n terms)=sin(nβ2)·sin(α+(n-1)β2)sin(β2)]

=sin15θ·sin15θsinθ=sin30°·sin30°sin2°=14sin2°