Encontre o raio de convergência e o intervalo de convergência das seguintes séries: .
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede pra gente encontrar o raio de convergência e o intervalo de convergência da série . Isso está relacionado ao estudo de séries de potências, onde a gente quer saber para quais valores de a série converge. Vamos precisar usar o Teste da Raiz para encontrar o raio de convergência e depois verificar os extremos para determinar o intervalo.
Passo 2
Primeiro, vamos aplicar o Teste da Raiz. Esse teste nos ajuda a encontrar o raio de convergência da série. A ideia é calcular o limite:
Simplificando dentro do limite:
Sabemos que . À medida que cresce, esse termo tende a 1. Então, o limite fica:
Para a série convergir, esse limite deve ser menor que 1:
Portanto, o raio de convergência é .
Passo 3
Agora que temos o raio de convergência, vamos determinar o intervalo de convergência. Sabemos que a série converge para , mas precisamos verificar o que acontece nos extremos e .
Para :
A série fica:
Essa é uma série alternada da forma , onde . Pelo Teste das Séries Alternadas, se é decrescente e tende a zero, a série converge. Aqui, é decrescente e tende a zero, então a série converge para .
Para :
A série fica:
Essa é a série , que é uma série p com . Sabemos que séries p convergem se e divergem se . Como , essa série diverge para .
Resposta
O raio de convergência é e o intervalo de convergência é .