Enunciado

Quais das séries nos Exercícios 11-40 convergem? E quais divergem? Justifique suas respostas. (Quando estiver checando uma resposta, lembre-se de que pode existir mais de uma forma para determinar a convergência ou divergência da série.)

∑ n = 2 ∞ n ln ⁡ n

Passo 1

Olá galerinha, tudo bem com vocês? Vamos lá para mais um exercício?! Relembrando que uma série infinita é a soma de uma sequência infinita de números:

a 1 + a 2 + a 3 + ⋯ + a n + ⋯

Onde a n é o n -ésimo termo da série.

Sabemos que há uma variedade de testes para determinarmos a convergência ou divergência de uma série infinita. Antes de iniciarmos este exercício iremos relembrar de alguns testes.

  • Teste do n -ésimo termo:
  • ∑ n = 1 ∞ a n

    • A série converge, quando a n → 0 ;
    • A série diverge, se lim n → ∞ ⁡ a n não existe ou é diferente de zero.
    • Série geométrica:
    • ∑ n = 1 ∞ a r n

    • A série converge, quando r < 1 ;
    • A série diverge, quando   r ≥ 1 .
    • Série p :
    • ∑ n = 1 ∞ 1 n p

    • A série converge, quando p > 1 ;
    • A série diverge, quando p ≤ 1 .
    • Teste da integral seja a n uma sequência de termos positivos. Suponha que a n = f ( n ) , onde f é uma função contínua, positiva e decrescente de x   para todo x ≥ N (sendo N um inteiro positivo). Então:

    ∑ n = 1 ∞ a n

  • A série converge, se ∫ 1 ∞ f ( x )   d x for convergente ( ∫ 1 ∞ f ( x )   d x = M );
  • A série diverge, se ∫ 1 ∞ f ( x )   d x for divergente ( ∫ 1 ∞ f ( x )   d x → ∞ ).

Passo 2

Sendo assim, para a série:

∑ n = 2 ∞ n ln ⁡ n

Podemos utilizar o teste do n -ésimo termo:

lim n → ∞ ⁡ n ln ⁡ n = ∞ ∞

O limite é indefinido. Então iremos utilizar a regra de L’Hopital onde:

lim n → ∞ ⁡ f x g x = lim n → ∞ ⁡ f ' x g ' x

Considerando:

f x = n   g x = ln ⁡ n

Então:

f ' x = 1 2 n

E:

g ' x = 1 n

Substituindo na equação do limite:

lim n → ∞ ⁡ 1 2 n 1 n = 0 0

Este limite também é indefinido.

Passo 3

Sabemos:

lim n → ∞ ⁡ 1 2 n 1 n = lim n → ∞ ⁡ n 2 n

Então iremos derivar novamente, então:

Considerando:

f x = n         g x = 2 n  

Então:

f ' x = 1

E:

g ' x = 1 n

Logo:

lim n → ∞ ⁡ 1 1 n = lim n → ∞ ⁡ n = ∞

Como lim n → ∞ ⁡ a n ≠ 0 , então a série diverge.

Resposta

A série diverge.

Exercícios de Livros Relacionados

Nos Exercícios 9-16, utilize o teste de comparação no limite para determinar se cada uma das séries converge ou diverge.Série sugerida para comparação:
Quais das séries nos Exercícios 11-40 convergem? E quais divergem? Justifique suas respostas. (Quando estiver checando uma resposta, lembre-se de que pode existir mais de uma forma para determinar a c
Quais das séries nos Exercícios 11-40 convergem? E quais divergem? Justifique suas respostas. (Quando estiver checando uma resposta, lembre-se de que pode existir mais de uma forma para determinar a c
Quais das séries nos Exercícios 11-40 convergem? E quais divergem? Justifique suas respostas. (Quando estiver checando uma resposta, lembre-se de que pode existir mais de uma forma para determinar a c
Quais das séries nos Exercícios 11-40 convergem? E quais divergem? Justifique suas respostas. (Quando estiver checando uma resposta, lembre-se de que pode existir mais de uma forma para determinar a c