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Aula 19 Séries Alternadas e Séries de Potência. .5cm MA311, Resumos de Cálculo

em que bn são todos não-negativos. Teorema 1 (Teste da Série Alternada). Se uma série alternada satisfizer. 1. bn`1 ...

Tipologia: Resumos

2022

Compartilhado em 07/11/2022

Salamaleque
Salamaleque 🇧🇷

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Aula 19
Séries Alternadas e Séries de
Potência.
MA311 - Cálculo III
Marcos Eduardo Valle
Departamento de Matemática Aplicada
Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica
Universidade Estadual de Campinas
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Aula 19

Séries Alternadas e Séries de

Potência.

MA311 - Cálculo III

Marcos Eduardo Valle

Departamento de Matemática Aplicada Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica Universidade Estadual de Campinas

Revisão

A soma dos n primeiros termos de uma sequência tanu

8 n“ 1 ,

sn “ a 1 a 2... ` an “

ÿ^ n

i“ 1

ai ,

é chamada soma parcial.

Uma série infinita , ou simplesmente série ,

ÿ^8

n“ 1

an “ a 1 a 2 a 3 ... an `...

é obtida somando todos os termos de uma sequência tanu

8 n“ 1.

Dizemos que a série

ř an converge se a sequência tsnu

8 n“ 1

das somas parciais for convergente. Caso contrário, dizemos

que a série diverge.

Exemplo 2

Avalie a convergência da série harmônica alternada

ÿ^8

n“ 1

p´ 1 q

n` 1

n

`

`...

Exemplo 2

Avalie a convergência da série harmônica alternada

ÿ^8

n“ 1

p´ 1 q

n` 1

n

`

`...

Resposta: Como

bn` 1 “

n ` 1

ă

n

“ bn e lim nÑ

bn “ 0 ,

pelo teste da série alternada temos que a série converge.

Exemplo 3

Teste a convergência da série

ÿ^8

n“ 1

p´ 1 q

n 3 n

4 n ´ 1

Resposta: Como

lim nÑ

p´ 1 q

n 3 n

4 n ´ 1

não existe, pelo teste da divergência concluímos que a série

diverge.

Exemplo 4

Teste a convergência da série

ÿ^8

n“ 1

p´ 1 q

n` 1 n

2

n

3 ` 1

Séries de Potências

Uma série de potências centrada em a ou em torno de a é

uma série da forma

ÿ^8

n“ 0

cnpx ´ aq

n “ c 0 c 1 px ´ aq c 2 px ´ aq

2 ` c 3 px ´ aq

3 `... ,

em que x é uma variável, a é fixo e os coeficientes cn’s são

constantes.

Uma série de potências define uma função

f pxq “

ÿ^8

n“ 0

cnpx ´ aq

n ,

cujo domínio é o conjunto de todos os pontos para os quais a

série converge, que inclui o ponto x “ a.

Exemplo 5

Para quais valores de x a série

ÿ^8

n“ 0

px ´ 3 qn

n

converge?

Exemplo 6

Para quais valores de x a série

ÿ^8

n“ 0

n!x

n é convergente?

Exemplo 6

Para quais valores de x a série

ÿ^8

n“ 0

n!x

n é convergente?

Resposta: Pelo teste da razão, temos

lim nÑ

pn ` 1 q!x

n` 1

n!x

n

“ lim nÑ

pn ` 1 q|x| “ 8, @x ‰ 0.

Logo, a série converge apenas para x “ 0.

Exemplo 7

Encontre o domínio da função de Bessel de ordem 0 definida

por

J 0 pxq “

ÿ^8

n“ 0

p´ 1 q

n x

2 n

22 npn!q^2

Resposta: Primeiro, observe que

lim nÑ

p´ 1 qn^1 x^2 n^1 22 n^1 pn 1 !q^2

p´ 1 qnx^2 n 22 npn!q^2

“ 0 , @x P R.

Logo, pelo teste da razão, a série converge todo x, ou seja, o

domínio da função de Bessel J 0 é R.

Função de Bessel de Ordem 0

-0.

0

1

-15 -10 -5 0 5 10 15

J

0

x

Série

Raio de

Convergência

Intervalo de

Convergência ÿ^8

n“ 0

x

n R “ 1 p´ 1 , 1 q

ÿ^8

n“ 0

n!x

n R “ 0 t 0 u

ÿ^8

n“ 0

px ´ 3 q

n

n

R “ 1 r 2 , 4 q

ÿ^8

n“ 0

p´ 1 q

n x

2 n

22 npn!q^2

R “ 8 p´8, `8q

Exemplo 9

Encontre o raio de convergência e o intervalo de convergência

da série

ÿ^8

n“ 0

p´ 3 q

n x

n

? n ` 1