Enunciado

Faça o gráfico de ambas as sequências de termos e de somas parciais na mesma tela. Use o gráfico para fazer uma estimativa aproximada da soma da série. Em seguida, use o Teorema de Estimativa de Séries Alternadas para estimar a soma correta para quatro casas decimais.

∑ n = 1 ∞ - 1 n - 1 n 8 n  

Passo 1

E aí, pessoal? Firmeza?

Precisamos começar esboçando os gráficos. Vamos começar calculando alguns termos de a n   e s n e depois vamos deixar que o software poupe nosso trabalho e trace os gráficos com mais pontos do que os que calculamos.

A partir do momento que obtivermos o gráfico, se o valor do somatório tender a uma reta horizontal, isto é, valor constante, verifica-se visualmente que a série é convergente.

Por fim, se queremos estimar a soma da série com quatro casa decimais, precisamos que o erro envolvido seja de 5 casas decimais. Para isto, precisamos determinar o valor de n tal que:

R n = s - s n ≤ b n + 1 < 0,0001

Esse é o Teorema de Estimativa de Séries Alternadas.

Vamos lá!

Passo 2

Vamos começar calculando os termos da sequência a n e os termos da série s n manualmente:

a n = - 1 n - 1 n 8 n

A soma s n é dada por:

s n = a n + s n - 1

Bora! Para n = 1 :

a 1 = - 1 1 - 1 1 8 1 = 0,125

s 1 = a 1 = 0,125

Para n = 2 :

a 2 = - 1 2 - 1 2 8 2 = - 0,03125

s 2 = a 2 + s 1 = 0,09375

Para n = 3 :

a 3 = - 1 3 - 1 3 8 3 = 0,005859

s 3 = a 3 + s 2 = 0,09961

Para n = 4 :

a 4 = - 1 4 - 1 4 8 4 = - 0,0009766

s 4 = a 4 + s 3 = 0,09863

Para n = 5 :

a 5 = - 1 5 - 1 5 8 5 = 0,0001526

s 5 = a 5 + s 4 = 0,09879

Ufa! Acho que deu pra entender o jeitão. Vamos deixar que o software mostre os demais resultados no nosso gráfico.

Passo 3

Vejamos inicialmente o gráfico contendo tanto a sequência de termos quanto as somas parciais.

Como o valor de s n fica constante, podemos pegar o valor da coordenada y de algum desses pontos, e assim obter que s n ≅ - 0,111111 .

Passo 4

Para avaliarmos o Teste de Estimativa de Soma, vamos começar escrevendo os primeiros termos deste somatório. Portanto, a soma será

∑ n = 1 ∞ - 1 n - 1 n 8 n = 1 8 - 2 64 + 3 512 - 4 4096 + 5 32768 - 6 262144 + 7 2097152 + …

Nosso teorema diz que 0,0001 ≤ b n + 1

Ou seja, que vamos precisar encontrar o último termo onde b n é maior que o erro 0,0001. Dos termos que escrevemos ali em cima, vamos encontrar o valor do sexto:

b 6 = - 6 26214 = 0,000037 < 0,0001

Como b 6 já está maior que o erro, o último termo que é menor que o erro é o termo anterior, ou seja, b 5 . Então, estimamos a soma parcial até n = 5 .

s 5 ≈ 0,1111

Resposta

Pelo gráfico, estimamos que s n ≅ - 0,111111 . Já a partir do teste de estimativa, temos s = 0,1111

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Aproxime a soma da serie com a precisao de quatro casas decimais: ∑ n = 1 ∞ - 1 n n 8 n
Mostre que a série é convergente. Quantos termos da série precisamos somar para encontrar a soma parcial com a precisão indicada? |erro| ≤ 0,0001 ∑ n = 1 ∞ - 1 n n 5 n
Aproxime a soma da serie com a precisao de quatro casas decimais: ∑ n = 1 ∞ - 1 n + 1 n 5
Mostre que a série é convergente. Quantos termos da série precisamos somar para encontrar a soma parcial com a precisão indicada: ∑ n = 0 ∞ - 1 n 10 n . n ! e e r r o ≤ 0,000005 ?
Determine se a série é absolutamente convergente, condicionalmente convergente ou divergente. 17. ∑ n = 1 ∞ - 1 n ln ⁡ n