Enunciado

Teste a série quanto a sua convergência ou divergência.

∑ n = 0 ∞ - 1 n π 2 n 2 n !  

Passo 1

E aí galera, tudo bem?

Para resolver essa parada, vamos usar o Teste da Razão para determinar se a série é convergente ou divergente. Ele nos diz que, se:

lim n → ∞ ⁡ a n + 1 a n = L

onde

L < 1 ,         a   s é r i e   é   a b s o l u t a m e n t e   c o n v e r g e n t e L > 1 ,           a   s é r i e   é   d i v e r g e n t e L = 1 ,           n ã o   s e   p o d e   t i r a r   c o n c l u s õ e s

Primeiro, vamos definir os termos a n + 1 e a n :

a n = - 1 n π 2 n 2 n !

a n + 1 = - 1 n + 1 π 2 ( n + 1 ) 2 ( n + 1 ) !

Agora vamos calcular o limite da razão!

Passo 2

Ao aplicar o Teste da Razão na série dada, temos que

lim n → ∞ ⁡ a n + 1 a n = lim n → ∞ ⁡ - 1 n + 1 π 2 ( n + 1 ) 2 ( n + 1 ) ! 1 - 1 n 2 n ! π 2 n  

Agora vamos reescrever esta equação de forma que podemos simplificá-la e expandir o termo fatorial:

lim n → ∞ ⁡ - 1 n - 1 π 2 n + 2 2 n + 2 ! 1 - 1 n 2 n ! π 2 n

Temos que π 2 n + 2 = π 2 n π 2 substituindo na nossa equação:

lim n → ��� ⁡ - 1 n ( - 1 ) π 2 n π 2 2 n + 2 ! 1 - 1 n 2 n ! π 2 n

Em seguida, vamos cortar os termos iguais:

lim n → ∞ ⁡ - 1 n ( - 1 ) π 2 n π 2 2 n + 2 ( 2 n + 1 ) ( 2 n ) ! 1 - 1 n 2 n ! π 2 n

Obtendo:

lim n → ∞ ⁡ ( - 1 ) π 2 2 n + 2 ( 2 n + 1 )

Colocando a constante | - 1 π 2 | para fora do limite, chegamos em:

π 2 lim n → ∞ ⁡ 1 2 n + 2 2 n + 1

Aplicando a propriedade distributiva:

π 2 lim n → ∞ ⁡ 1 4 n 2 + 6 n + 2

π 2 0 = 0

Logo,

L = 0 < 1

Neste caso, a série é absolutamente convergente.

Resposta

A série é absolutamente convergente.

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