Enunciado

Encontre o raio de convergência e o intervalo de convergência da série:

∑ n = 1 ∞ x - 2 n n n

Passo 1

Show de bola, galera! Vamos ter que dizer quando seguinte série “aponta” para um valor fixo ou não. Ou seja, dizer para quais valores de x essa série converge.

Para isso temos que utilizar algum método de teste de convergência, e utilizaremos x como variável que deverá assumir os valores que satisfazem os critérios de convergência para esse teste. Ou seja, o teste irá nos dizer quais valores x pode assumir.E qual teste eu uso?

Ora meus amigos reparem que: ∑ n = 1 ∞ x - 2 n n n =   ∑ n = 1 ∞ x - 2 n n

Concorda?Então isso me mostra que eu tenho um caso do tipo:

∑ n = 1 ∞ b n n

Pois tenho uma potência de n em todos os elementos da soma.

Guarde bem essa informação.E o que isso tudo significa!?Significa aplicar o teste da raiz. Porque vamos conseguir cancelar esse expoente n .

Passo 2

O que é esse tal teste da raiz?

Neste teste, temos que calcular: lim n → ∞ ⁡ a n n

Se esse resultado for menor do que 1, então a série converge. Agora, se o resultado for maior que 1 , então ela diverge. Simples né?E caso o resultado seja exatamente igual a 1 ? ! Nesse caso, somos obrigados a escolher um outro método. Tranquilo né?

Partiu aplicar o Teste da Raiz na nossa série de potências.

Passo 3

Vamos começar calculando o termo dentro do limite:

a n n = x - 2 n n n n = x - 2 n n n

Tirando do módulo e cancelando o expoente com a raiz:

a n n = x - 2 n

Então o limite será:

lim n → ∞ ⁡ a n n = lim n → ∞ ⁡ x - 2 n

O termo independentr de n pode sair do limite:

x - 2 ∙ lim n → ∞ ⁡ 1 n = 0

Opa! Nosso limite deu zero para qualquer valor de x .

Logo, pelo Teste da Razão, nossa série convergirá para todo e qualquer x ∈ R . Nosso raio de convergência será então R = ∞ e nosso intervalo de convergência será I = ( - ∞ , ∞ ) .

Resposta

R = ∞   e   I = ( - ∞ , ∞ )

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