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Universidade Nova de Lisboa Faculdade de Economia Universidade Nova de Lisboa Semestre de Primavera 2011/2012 Cálculo I Caderno de exercícios Três Sucessões Todos os exercicios não resolvidos nas aulas são considerados trabalhos de casa, endo os alunos convidados a resolverem-nos com o apoio dos docentes, se necessário. Maria Helena Almeida Claudia Andrade Guilherme Pereira Ernesto Freitas Claudia Alves

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Universidade Nova de LisboaFaculdade de Economia

Universidade Nova de LisboaSemestre de Primavera 2011/2012

Cálculo I

Caderno de exercícios Três

Faculdade de EconomiaUniversidade Nova de Lisboa

Semestre de Inverno 2011/2012

Cálculo I

Caderno de exercícios Três

Sucessões

Faculdade de EconomiaUniversidade Nova de Lisboa

Semestre de Inverno 2011/2012

Cálculo I

Caderno de exercícios Dois

Sucessões

Faculdade de Economia Universidade Nova de Lisboa

Semestre de Primavera 2010/2011

Cálculo I

Caderno de exercícios Três

Sucessões

Todos os exercicios não resolvidos nas aulas são considerados trabalhos de casa, endo os alunos convidados a resolverem-nos com o apoio dos docentes, se necessário.

José António Pinheiro Ernesto Freitas Claudia Alves

Todos os exercicios não resolvidos nas aulas são considerados trabalhos de casa, endo os alunos convidados a resolverem-nos com o apoio dos docentes, se necessário.

Maria Helena AlmeidaClaudia Andrade

Guilherme PereiraErnesto FreitasClaudia Alves

Todos os exercicios não resolvidos nas aulas são considerados trabalhos de casa, endo os alunos convidados a resolverem-nos com o apoio dos docentes, se necessário.

Maria Helena AlmeidaClaudia Andrade

Guilherme PereiraErnesto FreitasClaudia Alves

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4. SÉRIES

Exercícios Resolvidos:

1- Averigúe se as seguintes séries numéricas são séries geométricas. Em caso afirmativo, calcule a sua razão e, sempre que possível, a soma da série.

a) !"1 21

nn

Resolução:

...641...

81

41

21

21

1+++++=!

"nn

Trata-se de uma série geométrica de razão:!!21

22

2121

1

11 ==== +

++

n

n

n

n

n

n

uur $!!

Significa que a constante pela qual temos de multiplicar um termo para obter o

seguinte é 21 , ou seja, o termo seguinte é sempre metade do anterior.!

Como ] [1;121 !"=r , a série geométrica é convergente e é possível calcular a sua

soma pela fórmula: 1

211

21

11 =

!=

!=

ruS

b) !"

=1

1n n

Resolução:

...101...

31

21

111

1

+++++=!"

=n n

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! "%!

Para a série ser geométrica, teremos de encontrar a respectiva razão, que será a

constante resultante da seguinte fórmula: 11

11

1

+=+== +

nn

n

nuurn

n . Como se

obteve uma expressão que depende de n não se trata de uma constante, logo não é uma série geométrica. O número pelo qual multiplicamos um termo para obter o seguinte não é sempre o mesmo, não é fixo!

c) ( )[ ]!"

##1

2.4n

n

Resolução:

( )[ ] ( )[ ][ ] ...81...

41

2112

21.42.42.4

11

1

1+!!+!+!=

""#

$

%%&

'()*+

,-!=!=! ...

//

!

/

!

n

n

n

n

n

n

Se a série for geométrica a razão resultará da fórmula:

( )( )

( )212

2.42.4 )(1

)1(1 !=!=

!!== !!!!

!

+!+ nn

n

n

n

n

uur !

Trata-se de uma série geométrica de razão 21! $ Como ] [1;1

21 !"!=r , a série

geométrica é convergente e é possível calcular a sua soma:

34

232

211

21

1 !=!="#$%

&'!!

!=!

=r

uS

d) ( )[ ]!"

#1

1.7n

n

Resolução:

( )[ ] ...7...777771.71

+!+!+!+!=!"#n

n

Se a série for geométrica a razão (constante) resultará da fórmula:

( )( )

( ) 111.71.7 1

11 !=!=

!!== !+

++ nn

n

n

n

n

uur !

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! "&!

Trata-se de uma série geométrica de razão 1! $ Como ] [1;11 !"!=r , a série geométrica é divergente e não é possível calcular a sua soma (não terá soma finita).

Nota: pelo Critério Geral de Convergência via-se logo que esta série numérica não era convergente pois o termo geral ( )nnu 1.7 != não tem limite 0.

2- Indique, justificando, quais das seguintes séries numéricas são séries geométricas convergentes.

a) n

n nn 2

1 21!

"#$%&

'(

++

Resolução: Antes de estudar se a série é geométrica, verifiquemos à partida se o Critério Geral de Convergência é respeitado. Parece ser uma boa ideia! Se não for respeitado temos o trabalho facilitado pois podemos imediatamente concluir que a série não é convergente. Estudemos assim o limite do termo geral.

( ) 2

212

2222 1

211lim

211lim

21limlim

ee

nnnnu

nn

nnn

n ==!!"

#

$$%

&'()*

+,

+-+='

()*

+,

+-='

()*

+,

++= -

++

Como 01lim 2 !=e

un , a série não é convergente. Logo nunca será uma série

geométrica convergente. Não são necessários cálculos adicionais de modo a perceber se a série é, ou não, geométrica.

b) !"

+1

8n nn

Resolução:

Verifiquemos à partida se o Critério Geral de Convergência é respeitado.

181lim8limlim =!"#$

%& +=+=

nnnun

Como 01lim !=nu , a série não é convergente. Logo nunca será uma série

geométrica convergente.

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! "'!

c) !" +1 )2(

1n nn

Resolução:

Verifiquemos à partida se o Critério Geral de Convergência é respeitado.

01)2(

1limlim =!+

=+

=nn

un

Como o limite do termo geral é 0 o critério é respeitado, logo nada podemos concluir à partida sobre a natureza da série. Tanto pode ser convergente ou divergente. Verifiquemos então se a série é geométrica.

( )( ) )3(1

)2(

)2(1

)21(11

1

+++=

+

+++== +

nnnn

nn

nnuurn

n !

Não é série geométrica. A expressão depende de n . Logo é falso que esta série numérica seja uma série geométrica convergente.

d) ( )!"

#

15.7

n

n

Resolução:

Verifiquemos à partida se o Critério Geral de Convergência é respeitado.

( ) 0575lim5.7limlim =

!+=== "

nn

nu , logo a série tanto pode ser convergente

como divergente. Não foi muito conclusiva a aplicação do Critério Geral de Convergência, mas poderia ter sido!

Verifiquemos se é série geométrica.

717

77

7575

)1(1

11 ===== +!

+

++ nn

n

n

n

n

n

n

uur

Trata-se de uma série geométrica de razão 71$! Como ] [1;1

71 !"=r , a série

geométrica é convergente. Seria até possível calcular a sua soma, mas tal não é pedido no exercício.

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Exercícios Propostos:

1- Averigúe se as seguintes séries numéricas são séries geométricas. Em caso afirmativo, calcule a sua razão e, sempre que possível, a soma da série.

a) !"

#

12

n

n

b) !"1 43

nn

n

c) !+"

=

#

$%&'

()2

1

52

n

n

d) !=

"6

1

13k

k

e) !"

=12

1k n

f) !"

+1

161

nn

g) !"

+0

455

nn

n

h) !"

#

1n

nne $

i) !"

+#1

1)1(n

n

j) !+"

=

+#

1

)1(

74

n

n

k) !"

##1

1

32)1(

nn

nn

l) !+"

=

#

1

2n

nn e

m) !+"

=1338

nn

n

n) !+"

=

#1

2

8)1(5

nn

nn

o) !+"

=

#

12

1

35

nn

n

p) ( )!+"

=+##

###1

)12(1

1

352

nnn

n

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n !"" #$%

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n

n xsen

s) ( )!"1

cosn

n#

t) !"

#$%&

'( ++

1 32

cos4

nn

n n))

2- Considere as seguintes séries. Determine os valores de x para os quais as séries são convergentes.

a) !"

=1 4nn

nx

b) ( )!"

=

+1 3

12n

n

nx

c) ( )!"

=#

#1

123

nn

nx

d) !"

=

+

1

25n

nn x

e) ( )!"

##1 2

0,n

n xxtg$

f) ( )!"

=

#0

21n

nn x

3- Será possível garantir que as séries são convergentes? Se sim, indique as suas somas.

a) !+"

=

+1 7

52n

n

nn

b) ( )

!"+

=

+

12

2

329

nn

n

c) !"+

=

+ +1

21 92n

n

nn

e

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4- Mostre que as seguintes séries divergem.

a) !+"

= +1

3

152

nn

n

b) !+"

= +#

1 462

n nn

c) !"+

=#$%&

'(1

1

3

1n

n

n

d) !+"

=2 )ln(n nn

e) !+"

= +#

1

5n enen

$

5- Sendo ! na e ! nb duas séries convergentes de termos positivos, mostre

porque razão se pode afirmar que a série ! ""#

$%%&

'+

nn ba11 diverge.

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