Enunciado

Teste a convergência ou divergência da série.

31.

��� k = 1 ∞ 5 k 3 k + 4 k

Passo 1

Fala, galera! Tudo ok?

Nessa questão tem muitos termos elevados a k , não é mesmo?

Primeiro: calma.

A questão tá pedindo pra classificar ela em convergente ou divergente, de acordo com o método que melhor se encaixa.

Gente, vamos tentar procurar ser o mais simples possível. Essa série a gente não consegue comparar com uma p-série, ou com uma série geométrica ou até por integral.

a k = 5 k 3 k + 4 k

Então iremos resolver pelo Teste da Divergência, que diz o seguinte:

  • se lim k → ∞ ⁡ a k ≠ 0 , então a série diverge.
  • se lim k → ∞ ⁡ a k = 0 , o teste é inconclusivo, nada podemos afirmar (neste caso, precisaremos de outro teste)

Então vamos calcular esse limite aí!

Passo 2

Vamos logo resolver a série por limite:

∑ k = 1 ∞ 5 k 3 k + 4 k = lim k → ∞ ⁡ 5 k 3 k + 4 k

Substituindo em k :

5 ∞ 3 ∞ + 4 ∞ = ∞ ∞

Indeterminado!

Por isso vamos manipular essa série pra gente decidir como classificaremos ela!

Passo 3

Manipulando nosso limite:

lim k → ∞ ⁡ a k

lim k → ∞ ⁡ 5 k 3 k + 4 k

Dividindo o numerador e o denominador por 5 k :

lim k → ∞ ⁡ 5 k ( ÷ 5 k ) 3 k + 4 k ( ÷ 5 k )

lim k → ∞ ⁡ 1 3 5 k + 4 5 k

Substituindo k por :

lim k → ∞ ⁡ 1 3 5 ∞ + 4 5 ∞ = ∞

Olha sóóó!

Pelo Teste da Divergência, como

lim k → ∞ ⁡ a k = ∞ ≠ 0

Chegamos à conclusão de que a nossa série

∑ k = 1 ∞ 5 k 3 k + 4 k

é divergente!

Resposta

∑ k = 1 ∞ 5 k 3 k + 4 k   é divergente

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