UFMG – Cálculo 2 – 2022.1 – P2
2. Encontre uma representação em série de Maclaurin para a e determine o raio de convergência.
c) , onde
Passo 1
Fala aí, galerinhaa!
Nesse problema o enunciado nos dá uma função e ele nos pede a série de Maclaurin. Essa série é a série de Taylor só que centrada em , ok? Então a representação que a gente tá buscando é essa aqui:
Então o que a gente tem que fazer é calcular uma série de derivadas de ordem superior e ver se existe algum padrão para encontrar
Para a gente determinar o raio de convergência, como vamos ter uma série de potências do tipo
A gente calcula essa razão daqui
E o raio de convergência vai ser dado por . Beleza?
Então vamos ver esse nosso caso em que
Partiu!!
Passo 2
Vishhhh, a função que nos deram é uma integral?!!!!
Relaxa!! Vamos lembrar que a integral é o processo inverso da derivada, então:
UFAA! Agora a gente consegue calcular as outras derivadas 😊 Então vamos lá!
Tô vendo padrão nenhum kkkkk Vamos ver se melhora quando olhamos essas funções para
A gente consegue observar uma coisa... as derivadas de ordem par são todas iguais a zero. As ímpares tem um padrãozinho sobre o seu sinal.
Passo 3
Bom... Escrever uma cara para essa série pode não ser muito intuitivo de cara. Então, nesses casos, vale a pena a gente escrever alguns termos da série de Maclaurin e ver se a gente consegue escrever uma fórmula para eles. Abrindo alguns valores da série temos:
Usando o que a gente sabe sobre a cara das derivadas dessa função, temos:
Opa!! A gente pode escrever o seguinte:
Justamente pois quando tivermos temos uma potência de , para temos e por aí vai, certo? Isso é bem padrão quando nos deparamos com uma série em que os expoentes de são todos ímpares.
A gente também conhece descobrir o ele fica alternando entre negativo e positivo, certo? Como ele começa com valores negativos, podemos dizer que:
Esse a gente encontra olhando os possíveis resultados:
E a fórmula geral de fica:
Dessa maneira, a série fica representada como:
Passo 4
Agora a gente vai encontrar o raio de convergência. Como a gente obteve esse cara aqui:
Vamos calcular esse limite
Calculando o limite:
Então e
E aí resolvemos essa 😊 Vamos para a próxima??