Determine se as séries a seguir são absolutamente convergentes, condicionalmente convergentes ou divergentes.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma série infinita:
Nosso objetivo é determinar se essa série é absolutamente convergente, condicionalmente convergente ou divergente. Para isso, vamos usar conceitos de convergência de séries e teste da série alternada.
Passo 2
Vamos começar verificando se a série é absolutamente convergente. Isso significa que devemos analisar a série dos valores absolutos:
Passo 3
Agora, vamos simplificar a expressão da série dos valores absolutos:
À medida que cresce, tende a zero, então:
Isso significa que cada termo da série está se aproximando de 1 quando fica muito grande.
Passo 4
Se os termos de uma série não tendem a zero, a série não converge. Neste caso, como tende a 1, que não é zero, a série dos valores absolutos:
não converge. Portanto, a série original não é absolutamente convergente.
Passo 5
Agora, vamos verificar se a série é condicionalmente convergente. Para isso, usamos o Teste da Série Alternada. A série dada é alternada porque o termo alterna o sinal dos termos.
O teste diz que a série alternada:
converge se:
é uma sequência decrescente.
.
No nosso caso, . Vamos verificar as condições.
Passo 6
Primeiro, verificamos o limite:
Como o limite não é zero, o Teste da Série Alternada não é satisfatório, e a série não converge condicionalmente.