Enunciado

Se ∑ a n for uma série convergente com termos positivos, é verdade que ∑ sen ⁡ ( a n ) também será convergente?

Passo 1

E aí, pessoal! Tudo certo com vocês?

Essa questão quer que a gente analise a convergência de:

∑ sen ⁡ ( a n )

dada uma outra série ∑ a n . Isso não nos dá uma ideia de comparação? Isso mesmo, a ideia aqui é usar o Teste da Comparação. Não custa nada a gente o trazer aqui pra refrescar nossa memória:

Funciona assim: nós comparamos uma série b n dada no enunciado que a gente já sabe o comportamento com nossa série a n também dada no enunciado:

  1. Se b n for convergente e a n ≤ b n para todo n , então ∑ a n também será convergente.

Vamos por partes!

Passo 2

Primeiramente, vamos tentar provar que sen ⁡ x < x   para todo x > 0 . Para isso vamos analisar as derivadas em x = 0 .

  • Para a função y = x , a derivada é constantemente igual a 1.
  • Para a função y = s i n ( x ) , a derivada y ' = c o s ( x ) atinge seu valor máximo de 1 em x = 0 e começa a diminuir à medida que nos afastamos desse ponto.

Como a derivada do seno nunca ultrapassa o valor de 1 e começa a diminuir após x = 0 , enquanto a derivada de y = x é sempre 1, concluímos que para valores de x maiores que 0, a função s i n ( x ) está sempre abaixo da função x . Portanto, s i n x < x para todo x > 0 .

Passo 3

Sabendo disso, é possível afirmar que sen ⁡ ( a n ) < a n , para todo n > 0 e como ∑ a n converge, já que foi dado no enunciado, pelo teste da comparação

∑ sen ⁡ ( a n )

Também converge.

Resposta

Sim.

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Mostre que, se a n0 e ∑ a n for convergente, então ∑ ln ⁡ 1 + a n é convergente.
Se ∑ a n e ∑ b n forem ambas séries convergentes com termos positivos, é verdade que ∑ a n b n também será convergente?
Teste a convergência ou divergência da série: ∑ n = 1 ∞ n 2 + 1 n 3 + 1
Teste a convergência ou divergência da série: ∑ n = 1 ∞ n 2 - 1 n 3 + 2 n 2 + 5
Teste a convergência ou divergência da série.23. ∑ n = 1 ∞ tan ⁡ ( 1 / n )