Enunciado

Quando uma série p converge? E quando diverge? Como você sabe? Dê exemplos de série p convergentes e divergentes.

Passo 1

Salve, fera! Tudo bem? Essa questão pode não ser tão simples. Vamos encará-la juntos?

Uma série p converge se e somente se p > 1 e diverge se e somente se p ≤ 1 . A convergência da série p pode ser provada de várias maneiras, mas uma maneira comum é através do teste integral. Sabemos que uma p−série é monótona (não crescente) e a n = 1 x p para n = x ∈ Z + .

Assim, a convergência da integral:

∫ 1 ∞ 1 x p d x =   lim t → ∞ ⁡ ∫ 1 t 1 x p d x =   lim t → ∞ - ⁡ 1 p - 1 x p - 1 1 t  

Tal limite define a convergência da p−série. A avaliação desse limite é dividida em três casos:

  1. Se p < 1 , então:
  2. ∫ 1 ∞ 1 x p d x =   lim t → ∞ - ⁡ 1 p - 1 x p - 1 1 t   =   ∞

    Logo, se p < 1 , a série p diverge.

  3. Se p = 1 , então:
  4. ∫ 1 ∞ 1 x 1 d x =   lim t → ∞ ⁡ ln ⁡ x 1 t   =   ∞

    Logo, se p = 1 , a série p diverge.

  5. Se p > 1 , então:

∫ 1 ∞ 1 x p d x =   lim t → ∞ - ⁡ 1 p - 1 x p - 1 1 t   = 1 p - 1

Logo, se p > 1 , a série p converge.

Espero ter ajudado! Abraços e até a próxima!

Resposta

Veja a explicação acima.

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Use o teste da integral para determinar se as séries nos Exercícios 1-10 convergem ou divergem. Certifique-se de que as condições do teste da integral sejam satisfeitas.
Use o teste da integral para determinar se as séries nos Exercícios 1-10 convergem ou divergem. Certifique-se de que as condições do teste da integral sejam satisfeitas. ∑ n = 1 ∞ 1 n 2
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