Enunciado
Cálculo - Cálculo Volume 2 - 8ª Edição - James Stewart- Ed: 8º - Capítulo 11.2 - Ex. 75
Qual é o valor de se
Passo 1
Fala aí, galera! Tudo certinho? Essa questão pede para calcularmos o valor de onde o somatório do enunciado é igual a . Vamos precisar fazer duas coisas para encontrar o valor de :
- Para calcular o valor dessa série, vamos ter que manipular a série para ela ficar com a cara de uma geométrica
- Calcular a soma da sério geométrica com a fórmula
Vamos lá?!
Passo 2
Primeiramente manipulando a série
Ela começa em , para isso vamos reindexar, vamos pensar o seguinte, o primeiro termo tem como expoente no denominador o , então se mudarmos para , o expente tem que ser para não alterar o valor da série
Agora para que ela seja geométrica o expoente tem que ser , para isso basta tirar da multiplicação
Passo 3
Agora vamos calcular essa soma, só jogar na fórmula, com e
Fazendo a divisão de frações
Agora, basta igualar a para achar o valor de
Invertendo os lados
Subtraindo
Passo 4
Vamos usar aquele Bhaskara maroto
Calculando os valores de
Passo 5
Agora precisamos lembrar que uma PG é considerada convergente quando e é divergente quando não satisfaz essa condição. Então, para validarmos os valores, temos que levar em consideração que a série tem uma condição, , e como , vamos manipular isso para isolar :
Assim,
Vamos agora dividir nos casos:
- Se
- Se
- Para , sabemos que , logo , portanto e temos que ele é um valor válido.
- Para , temos que , logo , se dividirmos por , vamos obter que , se está neste intervalo que é dentro do intervalo proibido de , a série diverge para .
Então,
Então,
Somando dos dois lados
Subtraindo , temos
Então ou , pois se a série diverge.
Passo 6
Analisando os valores de e que encontramos no passo 4:
Portanto temos que o único valor aceito de para que
É
Show de bola?!