Enunciado

Euler também descobriu a soma da série p com p = 4 :

ζ 4 = ∑ n = 1 ∞ 1 n 4 = π 4 90

Use o resultado de Euler para encontrar a soma da série.

a)

∑ n = 1 ∞ 3 n 4

Passo 1

Pessoal! Tudo certinho?

Vamos começar entendendo o caminho que vamos seguir para resolver essa questão:

Queremos a soma da série:

∑ n = 1 ∞ 3 n 4

Mas perceba que já temos o valor da soma de uma série parecida com essa:

ζ 4 = ∑ n = 1 ∞ 1 n 4 = π 4 90

Ou seja, vamos facilitar nossa vida e manipular nossa série até conseguirmos relacionar com essa outra cuja soma soma já é conhecida.

Bora, então!

Passo 2

Para descobrirmos a soma da série que nos foi dada, basta utilizarmos um pouquinho de manipulação algébrica, pessoal. Se liga:

Vamos começar aplicando a propriedade da potenciação a n b n = a b n :

∑ n = 1 ∞ 3 n 4 = ∑ n = 1 ∞ 3 4 n 4

Agora podemos tirar a constante 3 4 de dentro da soma e já calcular seu valor:

∑ n = 1 ∞ 3 4 n 4 = 81 ∑ n = 1 ∞ 1 n 4

Segundo o enunciado, temos que:

∑ n = 1 ∞ 1 n 4 = π 4 90

Substituindo esse resultado na série que temos:

81 ∑ n = 1 ∞ 1 n 4 = 81 . π 4 90

Voltando para nossa série inicial e simplificar a fração, teremos por fim:

∴ ∑ n = 1 ∞ 3 n 4 = 9 10 π 4

Resposta

∑ n = 1 ∞ 3 n 4 = 9 10 π 4

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Teste a convergência ou divergência da série: ∑ k = 1 ∞ k 2 e - k
Teste a convergência ou divergência da série:sum_(k = 1)^(oo) (k ln k)/((k + 1)^3)
Teste a convergência ou divergência da série: ∑ n = 1 ∞ e 1 / n n 2
Use o Teste da Integral para determinar se a série é convergente ou divergente. ∑ n = 1 ∞ 1 n 4
Use o Teste da Integral para determinar se a série é convergente ou divergente. ∑ n = 1 ∞ 1 n 4