Enunciado

Se ∑ n = 1 ∞ a n converge, e se a n ≠ 1 e a n > 0 para todo n ,

a. Mostre que ∑ n = 1 ∞ a n 2 converge

b. ∑ n = 1 ∞ a n 1 - a n converge? Explique.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

A – Dado que a série ∑ n = 1 ∞ a n converge e a n > 0 para todo n . Então, o lim n → ∞ ⁡ a n = 0 . Vamos pegar a definição formal de limite, considerando um ϵ = 1 , onde se tem um inteiro positivo N > 0 tal que

a n - 0 < 1 ,     ∀ n ≥ N

Com isso, nós temos que

a n < 1 ,     ∀ n ≥ N

Multiplicando os dois lados da desigualdade por a n , temos que

a n 2 < a n ,     ∀ n ≥ N

Com isso, como ∑ n = 1 ∞ a n converge, logo, pelo teste da comparação direta, a série ∑ n = 1 ∞ a n 2 converge.

Passo 2

B – Dado que a série ∑ n = 1 ∞ a n converge e a n > 0 , a n ≠ 1 para todo n . Aplicando o teste da comparação, obtemos que

lim n → ∞ ⁡ a n 1 - a n a n = lim n → ∞ ⁡ 1 1 - a n = 1

A última igualdade vale porque ∑ n = 1 ∞ a n converge e o limite é igual a 0 , portanto, a série ∑ n = 1 ∞ a n 1 - a n converge pelo teste da comparação de limites. Com isso, a série

∑ n = 1 ∞ a n 1 - a n

Converge!!!

Resposta

Respondido acima!

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