Enunciado
Cálculo - Cálculo Volume 2 - 6ª Edição - James Stewart- Ed: 6º - Capítulo 11.2 - Ex. 54
Use o comando de frações parciais em seu SCA para encontrar uma expressão conveniente para a soma parcial; então utilize essa expressão para encontrar a soma da série. Verifique sua resposta usando o SCA para somar a série diretamente.
Passo 1
E aí, galerinha? Tudo certo?
Primeiro vamos usar um SCA (Sistema de Computação Algébrica) para encontrar uma expressão para soma parcial da série:
Daí, nós vamos usar essa expressão que o sistema vai nos dar para encontrar a soma da série, usando o conceito de soma telescópica, em que os termos se cancelam em pares, ou seja, de dois em dois. Fazemos vários cancelamentos e no fim nos restam apenas dois termos. Já dá para notar que simplifica bastante nossa soma , né?
Por fim, para achar o valor da soma, faremos o cálculo de:
Vamos lá?
Passo 2
Jogando em um software matemático como o Mathematica, Maple, Derive, teremos como resultado da expressão para a soma parcial de :
Essa vai ser uma telescópica um pouco mais difícil de achar o padrão, mas vamos pensar o seguinte: os termos negativos para cancelar, vão usar uma metade no termo anterior e uma metade no próximo termo, consegue visualizar? Vamos mostrar a soma
Substituindo os termos na soma, teremos:
Vamos tomar o exemplo do que é nossa primeira fração negativa que vai cancelar, ela vai usar uma parte do termo anterior e um do próximo:
Dessa forma vai acontecer com os outros, então o que não irá cancelar? A primeira e a última, pois não tem termos anteriores e posteriores, respectivamente, e das metades vai sobrar as primeiras dos dois primeiros termos e os dois dos dois últimos, ficando com:
Multiplicando nossos parênteses e colchetes, temos:
Somando as frações, ficaremos com nossa expressão final para o cálculo de
Passo 3
Vamos finalmente achar a soma da série e finalizar nossa questãozonha. Para achar a soma, vamos calcular o limite:
Como quando nossos denominadores dos dois últimos termos crescem muito e esses termos vão para zero:
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