Enunciado

39. Mostre que, se l i m n → ∞   | c n | n = c onde c ≠ 0 , então o raio de convergência da série de potências ∑ c n x n é R = 1 c .

Passo 1

Fala, gente bonita! Tudo bem??

Sei que você tá quase pirando, mas vamos com calma.

A questão pede pra gente analisar o l i m n → ∞   | c n | n , que precisa ser ≠ 0 , e assim garantir que o raio da convergência da série de potência ∑ c n x n seja R = 1 c .

Galera, pra tentar chegar no raio de convergência, vamos aplicar o Teste da Raiz na série:

Primeiro, vamos relembrar esse teste!

Se l i m n → ∞   a n n = c > 1   o u = ∞ , então a série diverge.

Se l i m n → ∞   a n n = c < 1 , a série é (absolutamente) convergente.

E se l i m n → ∞   a n n = 1 , nada podemos afirmar, hein? Inconclusivo.

Passo 2

Simbora aplicar o Teste da Razão?

Sendo nosso a n = c n x n , então:

l i m n → ∞   a n n

l i m n → ∞   | c n x n | n

Aquele x ali podemos colocar como uma raiz para eliminarmos o n :

l i m n → ∞   | c n | n   × x n n

x   l i m n → ∞   | c n | n = x c

Show! Para haver convergência, o limite do passo anterior deve ser menor do que 1 , como te expliquei lá em cima.

Portanto:

x c < 1

x < 1 c

Logo, o raio de convergência R = 1 c se confirma!

Resposta

l i m n → ∞   | c n | n = c < 1   c o n v e r g e

x < 1 c

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