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Lista de séries e sequências, Exercícios de Cálculo

Exercícios de fixação. Exercícios de séries e sequências numéricas.

Tipologia: Exercícios

2021

Compartilhado em 10/04/2021

dinei-lima
dinei-lima 🇧🇷

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Lista de Exercícios Sobre Sequências e Séries
1. Mostre que {xn= cos(πn)}nao tem limite.
2. Enuncie e demonstre o Teorema de Sanduiche para sequências.
3. Mostre que as seqüencias {n
n}e{n
a}com a > 0convergem para 1.
4. Mostre que lim
n→∞
n
n! =
5. Determine os quatro primeiros termos de cada seqüência, analise a sua convergência e encontre o limite
caso exista:
a) an=n2
n+2 , b) xn= (1)n+1en, c) b=nn
n!o, d) yn=(1)n
(2n)! , e) cn=en+n2
e2n2n, f) tn=sen(2n+1)+n
2n+1
6. Seja a seqüência definida pela recorrência (x0= 1
xn+1 =x2
n+3
2xn
.Sabendo que ele converge para valor po-
sitivo, encontre o seu limite.
7. Verifique a convergência das seguintes séries
(a) P(1)n(n+1)
n, (b)
X
n=1
1
n, (c) P2n+1
nn, (d)
X
k=2
cos()
n2, (e) P2+cos n
n, (f)P1+(1)n
42n, (g) Pcos n
n3,
(h)P2n
n!, (i)
X
n=5
(1)nn+1
n2, (j) Pn!
nn
8. Podemos aplicar o teste da razão no ítem (f) da questão acima? Justifique.
9. Analise a convergência das seguintes séries através do teste da raiz ou do teste da integral.
(a)P1
n2, (b)P(2n)n, (c)
X
k=0
n+1
n!, (d) P(1)nn
(2n)n
10. Obtenha o valor, usando séries geométricas:
(a)
X
n=3
π1
22n7, (b) 2.5 31 31 . . .
11. Mostre que, se 0< a0a1a2a3 ·· · então a séries alternada
X
n=0
(1)naidiverge.
12. Mostre que a séries harmônica alternada
X
n=1
(1)n+1
nconverge e estime o valor com erro máximo de 0.2.
13. Encontre o centro e o raio de convergência das séries de potências
a) P(1)nnxnb) Xen
n!xnc) Xen
22n(x3)3n5
14. Determine o intervalo de convergência
a) Pn!xnb) X1
n!xnc) Xn3
n+ 1(x2)nd) Xln n
2n(x2)n
15. Encontre a série de potência de
(a) arctan(x2), sabendo que arctan0(x) = 1
1+x2.
(b) arcsenx, usando arcsen0x=1
1x2e a série binomial (1+x)k= 1+kx+k(k1)
2! x2+k(k1(k2)
3! x3+·· ·
16. Mostre que (1 + x)k= 1 + kx +k(k1)
2! x2+k(k1(k2)
3! x3+·· ·
17. Encontre a série de Maclaurin de f(x) = Rx
0et2dt.
18. Mostre que a função f(x) = senxpode ser representado como série de Taylor em torno de π
2para todo
x.
pf3

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Lista de Exercícios Sobre Sequências e Séries

  1. Mostre que {xn = cos(πn)} nao tem limite.
  2. Enuncie e demonstre o Teorema de Sanduiche para sequências.
  3. Mostre que as seqüencias { √nn} e { √na} com a > 0 convergem para 1.
  4. Mostre que (^) nlim→∞^ √^ nn! = ∞
  5. Determine os quatro primeiros termos de cada seqüência, analise a sua convergência e encontre o limite caso exista: a) an = (^) nn+2^2 , b) xn = (−1)n+1en, c) b =

{ (^) √n n!

, d) yn = ( (2−1)n)!n , e) cn = (^) ee 2 nn+−n 22 n , f) tn = sen(2 2 nn+1)++1 n

  1. Seja a seqüência definida pela recorrência

x 0 = 1 xn+1 = x 22 nx+3n^.^ Sabendo que ele converge para valor po- sitivo, encontre o seu limite.

  1. Verifique a convergência das seguintes séries (a) ∑^ (−1)n n(n +1), (b)

∑^ ∞

n=

√^1 n , (c) ∑^2 n n+1n , (d)∑^ ∞ k=

cos( nnπ 2 ), (e) ∑^ 2+cosn n, (f)∑^ 1+( 4 − 2 n1) n, (g) ∑^ cos√ n n^3 , (h)∑^2 nn! , (i)

∑^ ∞

n=

(−1)n n n+1 2 , (j) ∑^ nnn!

  1. Podemos aplicar o teste da razão no ítem (f) da questão acima? Justifique.
  2. Analise a convergência das seguintes séries através do teste da raiz ou do teste da integral. (a)∑^ n^12 , (b)∑(2n)n, (c)

∑^ ∞

k=

n n+1! , (d) ∑^ (− (21)n)nnn

  1. Obtenha o valor, usando séries geométricas: (a)

∑^ ∞

n=

π(^12 )^2 n−^7 , (b) 2 .5 31 31...

  1. Mostre que, se 0 < a 0 ≤ a 1 ≤ a 2 ≤ a 3 ≤ · · · então a séries alternada

∑^ ∞

n=

(−1)nai diverge.

  1. Mostre que a séries harmônica alternada

∑^ ∞

n=

(−1) nn +1converge e estime o valor com erro máximo de 0. 2.

  1. Encontre o centro e o raio de convergência das séries de potências a) ∑(−1)n√nxn^ b) ∑^ e

n n! x

n (^) c) ∑^ en 22 n^ (x^ −

√3) 3 n− 5

  1. Determine o intervalo de convergência a) ∑^ n!xn^ b)

n! x

n (^) c) ∑^ n^3 n + 1 (x^ −^ 2)

n (^) d) ∑^ ln^ n 2 n^ (x^ −

√2)n

  1. Encontre a série de potência de (a) arctan(x^2 ), sabendo que arctan′(x) = (^) 1+^1 x 2. (b) arcsenx, usando arcsen′x = √ 11 −x 2 e a série binomial (1+x)k^ = 1+kx+ k(k2!− 1)x^2 + k(k−1(3! k−2)x^3 +· · ·
  2. Mostre que (1 + x)k^ = 1 + kx + k(k2!− 1)x^2 + k(k−1(3!k −2)x^3 + · · ·
  3. Encontre a série de Maclaurin de f (x) = ∫^0 x e−t^2 dt.
  4. Mostre que a função f (x) = senx pode ser representado como série de Taylor em torno de π 2 para todo x.
  1. Seja f (x) = (^) (2−^1 x) 3

(a) Encontre a Série de Maclaurin de f (sem usar a série binomial) e mostre que a série representa a função em [− 1 , 1]. (b) Usando a série obtida acima, encontre a expressão de

− 1

(2 − x)^3 dx

  1. Encontre a série de Taylor de cos x em torno de π 2.
  2. Encontre a representação em série de potências e determine o seu raio de convergência a) ln (^12 + 3x)^ b) f (√x) onde (0) = 1, (f ′(0) = 0 e f ′′(x) = (^) 1+^1 x 4
  3. Verifique a convergência das séries a) ∑^ (− e1)n n b)

∑ (^) senn + cos n 2 n^2

  1. Encontre o centro e o raio de convergência das series de potencias a) ∑^ n

2 n (n!)n^ x

n (^) b) ∑^ e−n(x − 3) 2 n

  1. Encontre o limite da seqüência convergente an tal que a 0 = 1 e an+1 = an + (^2) n^1 +1 para n > 1.

Entregar seguintes exercícios resolvidos da lista ou do livro até P1:

  • Um sobre sequências.
  • Um sobre séries geométrica.
  • Um sobre séries alternada que envolve estimativa de erros.
  • Um sobre teste da raiz ou da razão.
  • Um sobre séries de potências para obter raio e intervalo de convergências.
  • Um sobre séries de potências que representa a função conhecida.
  • Mais dois a sua escolha.