Enunciado

Teste a convergência ou divergência da série:

∑ n = 1 ∞ - 2 2 n n n

Passo 1

Olá, pessoal! Tudo bem?

Neste exercício, vamos testar a convergência da série ∑ n = 1 ∞ - 2 2 n n n .

Primeiro, vamos dar uma olhada nesse termo geral, saca só. Como tem aquele ( - 1 ) parece que essa série é alternada::

a n = - 2 2 n n n

Porém, a gente tem um 2 no expoente e isso vai fazer tudo ficar positivo. Podemos reescrever assim:

a n = - 2 2 n n n = 4 n n n

Ficamos com:

a n = 4 n n    

Aqui, percebemos que o termo a n não possui um sinal que alterna como seria o caso em uma série alternada.

Uma série alternada tem termos que mudam de sinal regularmente, como - 1 n ou - 1 n + 1 . No entanto, o termo a n é sempre positivo, pois o numerador 4 n e o denominador n n são sempre positivos para valores de n maiores ou iguais a 1 .

Nesse caso, o teste da série alternada não cola aqui. Vamos tentar outra coisa!

Passo 2

Agora que temos uma visão mais clara da nossa série:

a n = 4 n n    

E que ela é uma potência com expoente n ,, o Teste da Raiz parece ser uma boa pedida. Preta atenção nessa dica pra você saber quais testes usar!

No Teste da Raiz, precisamos calcular:

lim n → ∞ ⁡ a n n

E a série converge se...

Vamos ver:

lim n → ∞ ⁡ a n n = lim n → ∞ ⁡ 4 n n n

= lim n → ∞ ⁡ 4 n n n = lim n → ∞ ⁡ 4 n = 0

Passo 3

Vamos ver:

lim n → ∞ ⁡ a n n = lim n → ∞ ⁡ 4 n n n

= lim n → ∞ ⁡ 4 n n n = lim n → ∞ ⁡ 4 n = 0

Show de bolinhas! Como o nosso lim n → ∞ ⁡ a n n = 0 < 1 , chegamos à conclusão de que a nossa série é convergente!

Resposta

A série ∑ n = 1 ∞ - 2 2 n n n é convergente.

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