Enunciado

Teste a convergência ou divergência da série.

6.

∑ n = 1 ∞ 1 2 n + 1

Passo 1

Fala, minha galera bonita!

A questão nos deu essa série maluca e quer que a gente classifique em converge ou divergente.

Ao tentarmos, num primeiro momento, identificar o tipo desta série, percebemos que, se não fosse aquele “ + 1 ” no denominador, estaríamos diante de uma p-série, certo? (Poderíamos até mostrar a semelhança com a série harmônica, inclusive....conseguem enxergar? ).

Neste caso (assim como as p-séries), vamos aplicar o “Teste da Integral”, já que podemos transformar os termos da nossa série em uma função que podemos integrar, e isso vai nos dar menos trabalho .

No Teste da Integral, precisamos seguir alguns critérios. A função precisa ser:

  • positiva (o que estamos vendo que ela sempre será, pois n é sempre positivo);
  • contínua [ 1 ; ∞ [ (sim! Pra valores positivos de n , o denominador nunca zera);
  • e decrescente (quanto mais aumenta o denominador, o resultado vai ficando menor).

Agora vamos integrar uma função “igual” ao termo geral e se a integral convergir, a série converge. Se a integral divergir, a série diverge.

Passo 2

Tudo verificado, vamos aplicando o Teste da Integral:

∑ n = 1 ∞ 1 2 n + 1    

Transformando a série em uma integral, sendo os índices do somatório nossos limites de integração:

    ∫ 1 ∞ 1 2 x + 1 d x

Como essa é uma integral imprópria (já que um dos limites de integração é ):

lim t → ∞ ⁡ ∫ 1 t 1 2 x + 1 d x

Resolvendo aquela integral ali em cima e aplicando o limite, temos que:

    lim t → ∞ ⁡ 1 2 ln ⁡ 2 x + 1 1 t

1 2 ln ⁡ ∞ - ln ⁡ 3 = ∞

Opa! Chegamos à conclusão de que a nossa integral diverge! Portanto, pelo “Teste da Integral”, a nossa série é divergente!

Resposta

∑ n = 1 ∞ 1 2 n + 1  é divergente

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