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Formulário de series e sequencias, Esquemas de Cálculo Diferencial e Integral

formulario com as formulas e os metodos para definir uma sequencia ou serie convergente ou divergente

Tipologia: Esquemas

2023

Compartilhado em 05/07/2023

otavio-cruvinel
otavio-cruvinel 🇧🇷

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Sequˆencias (Resultados e Teoremas)
(1) Se limx+f(x) = Lef(n) = an, quando nZ+
, ent˜ao limn+an=L.
(2) (Confronto) Se anbncn, para nnoe limn+an= limn+cn=L
limn+bn=L.
(3) Se limn+|an|= 0 limn+an= 0.
(4) Se limn+an=Le se a fun¸ao ffor cont´ınua em Llimn+f(an) = f(L).
(5) A sequˆencia {rn}´e convergente se 1< r 1 e diverge caso contr´ario.
(6) Toda sequˆencia mon´otona e limitada ´e convergente.
eries (Resultados e Teoremas)
(1) A erie geom´etrica P
n=1 arn1,a= 0, converge para a
1rse |r|<1, e diverge caso
contr´ario.
(2) Se a erie P
n=1 anfor convergente limn→∞ an= 0.
(3) (Teste da divergˆencia) Se limn→∞ an= 0 ou ao existe P
n=1 an´e divergente.
(4) (Teste da Integral) Seja fcont´ınua, positiva e decrescente em [1,) e seja an=f(n).
Ent˜ao a erie P
n=1 an´e convergente a integral impr´opria R
1f(x)dx for convergente.
(5) Ap- erie P
n=1
1
np´e convergente, se p > 1; e divergente, se p1.
(6) (Teste de compara¸ao) Suponha que PanePbnsejam eries com termos positivos.
(i) Se Pbnfor convergente e anbn,nPan´e convergente.
(ii) Se Pbnfor divergente e anbn,nPan´e divergente.
(7) (Teste de compara¸ao no limite) Suponha que PanePbnsejam eries com termos
positivos. Se limn→∞
an
bn
=c, um umero positivo. Ent˜ao ambas as eries convergem ou
ambas divergem.
(8) (Teste da s´erie alternada) Se a erie P
n=1(1)n1bn=b1b2+b3b4+b5b6+...,
com bn>0, satisfazer bn+1 bn,n, e limn→∞ bn= 0, ent˜ao a erie ´e convergente.
(9) Se uma erie Panfor absolutamente convergente ent˜ao ela ´e convergente.
(10) (Teste da raz˜ao) Seja limn→∞
an+1
an
=Lou
(11) (Teste da raiz) Seja limn→∞
n
p|an|=L
(i) Se L < 1P
n=1 an´e absolutamente convergente e portanto convergente).
(ii) Se L > 1 ou limn→∞ ... = P
n=1 an´e divergente.
(iii) Se L= 1, o teste ao ´e conclusivo.
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Sequˆencias (Resultados e Teoremas)

(1) Se limx→+∞ f (x) = L e f (n) = an, quando n ∈ Z+ ∗ , ent˜ao limn→+∞ an = L.

(2) (Confronto) Se an ≤ bn ≤ cn, para n ≥ no e limn→+∞ an = limn→+∞ cn = L ⇒ limn→+∞ bn = L.

(3) Se limn→+∞ |an| = 0 ⇒ limn→+∞ an = 0.

(4) Se limn→+∞ an = L e se a fun¸c˜ao f for cont´ınua em L ⇒ limn→+∞ f (an) = f (L).

(5) A sequˆencia {rn} ´e convergente se − 1 < r ≤ 1 e diverge caso contr´ario.

(6) Toda sequˆencia mon´otona e limitada ´e convergente.

S´eries (Resultados e Teoremas)

(1) A s´erie geom´etrica

P∞

n=1 ar

n− (^1) , a ̸= 0, converge para a 1 − r

se |r| < 1, e diverge caso

contr´ario.

(2) Se a s´erie

P∞

n=1 an^ for convergente^ ⇒^ limn→∞^ an^ = 0.

(3) (Teste da divergˆencia) Se limn→∞ an ̸= 0 ou n˜ao existe ⇒

P∞

n=1 an^ ´e divergente.

(4) (Teste da Integral) Seja f cont´ınua, positiva e decrescente em [1, ∞) e seja an = f (n). Ent˜ao a s´erie

P∞

n=1 an^ ´e convergente^ ⇔^ a integral impr´opria^

R ∞

1 f^ (x)dx^ for convergente.

(5) A p - s´erie

P∞

n=

np^

´e convergente, se p > 1; e divergente, se p ≤ 1.

(6) (Teste de compara¸c˜ao) Suponha que

P

an e

P

bn sejam s´eries com termos positivos.

(i) Se

P

bn for convergente e an ≤ bn, ∀n ⇒

P

an ´e convergente.

(ii) Se

P

bn for divergente e an ≥ bn, ∀n ⇒

P

an ´e divergente.

(7) (Teste de compara¸c˜ao no limite) Suponha que

P

an e

P

bn sejam s´eries com termos

positivos. Se limn→∞

an bn

= c, um n´umero positivo. Ent˜ao ambas as s´eries convergem ou

ambas divergem.

(8) (Teste da s´erie alternada) Se a s´erie

P∞

n=1(−1)

n− (^1) bn = b 1 − b 2 + b 3 − b 4 + b 5 − b 6 + ...,

com bn > 0, satisfazer bn+1 ≤ bn, ∀n, e limn→∞ bn = 0, ent˜ao a s´erie ´e convergente.

(9) Se uma s´erie

P

an for absolutamente convergente ent˜ao ela ´e convergente.

(10) (Teste da raz˜ao) Seja limn→∞

an+ an

= L ou

(11) (Teste da raiz) Seja limn→∞ n

p |an| = L

(i) Se L < 1 ⇒

P∞

n=1 an^ ´e absolutamente convergente (´e portanto convergente). (ii) Se L > 1 ou limn→∞ ... = ∞ ⇒

P∞

n=1 an^ ´e divergente. (iii) Se L = 1, o teste n˜ao ´e conclusivo.

(12) Para uma dada s´erie de potˆencias

P∞

n=0 cn(x^ −^ a)

n, existem apenas trˆes possibilidades:

(i) A s´erie converge apenas quando x = a. (ii) A s´erie converge para todo x. (iii) Existe um n´umero positivo R tal que a s´erie converge se |x − a| < R e diverge se |x − a| > R, neste caso existem quatro possibilidades para o intervalo de convergˆencia:

(a − R, a + R) (a − R, a + R] [a − R, a + R) [a − R, a + R]

Temos que R ´e raio de convergˆencia da s´erie em quest˜ao.

(13) Se a s´erie de potˆencia

P

cn(x−a)n^ tiver um raio de convergˆencia R > 0, ent˜ao a fun¸c˜ao f definida por

f (x) = c 0 + c 1 (x − a) + c 2 (x − a)^2 + ... =

X^ ∞

n=

cn(x − a)n

´e diferenci´avel (e portanto cont´ınua) no intervalo (a − R, a + R) e

(i) f ′(x) = c 1 + 2c 2 (x − a) + 3c 3 (x − a)^2 + ... =

P∞

n=1 ncn(x^ −^ a)

n− 1

(ii)

R

f (x)dx = C + c 0 (x − a) + c 1

(x − a)^2 2

  • c 2

(x − a)^3 3

+ ... = C +

P∞

n=0 cn

(x − a)n+ n + 1 Os raios de convergˆencia das s´eries de potˆencias nas equa¸c˜oes (i) e (ii) s˜ao ambos R.

(14) Se f tiver uma representa¸c˜ao (expans˜ao) em s´erie de potˆencias em a, isto ´e, se

f (x) =

X^ ∞

n=

cn(x − a)n, |x − a| < R

ent˜ao seus coeficientes s˜ao dados pela f´ormula

cn =

f (n)(a) n!

(15) Se f (x) = Tn(x) + Rn(x), onde Tn ´e o polinˆomio de Taylor de grau n de f em a e

lim n→∞ Rn(x) = 0

para |x − a| < R, ent˜ao f ´e igual `a soma de sua s´erie de Taylor no intervalo |x − a| < R.

(16) (Desigualdade de Taylor) Se |f (n+1)(x)| ≤ M para |x − a| ≤ d, ent˜ao o resto Rn(x) da s´erie de Taylor satisfaz a desigualdade

|Rn(x)| ≤

M

(n + 1)!

|x − a|n+1^ para |x − a| ≤ d