Ano 2021#progressao-geometrica#series-infinitas#funcoes

Sobre o tema

Séries geométricas infinitas são fundamentais no estudo de funções e convergência. Nesta questão do IME, uma progressão geométrica (PG) de termos alternados é utilizada para definir uma função f(x) com base na soma infinita da série. A condição para que essa soma seja finita é que o módulo da razão seja menor que 1, o que determina o domínio B da função. A partir daí, a função é expressa em forma fechada usando a fórmula da soma de uma série geométrica. Resolver a equação f(x) = -x envolve encontrar as raízes dentro do domínio, testando cada uma contra a condição de convergência. A questão combina álgebra, análise e raciocínio lógico, sendo típica de concursos militares de alto nível.

Tópicos relacionados

  • Condição de convergência de série geométrica
  • Domínio de função definida por série infinita
  • Soma de série geométrica infinita
  • Equações com séries infinitas
  • Teste de raízes no domínio

Enunciado

Seja B o conjunto de todos os valores de x em IR para os quais a soma dos termos da progressao -4/(3x), 16/(9x^2), -64/(27x^3), 256/(81x^4), ... assume um valor finito. Define-se a funcao f : B -> IR, para cada x em B, tal que f(x) = -4/(3x) + 16/(9x^2) - 64/(27x^3) + 256/(81x^4) - ...
A soma das raizes da equacao f(x) = -x, x em B, e:

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Perguntas frequentes

Qual é a condição para uma série geométrica infinita convergir?

Uma série geométrica infinita converge se e somente se o módulo da razão comum for menor que 1. Caso contrário, a série diverge, ou seja, a soma tende ao infinito ou não existe.

Como determinar o domínio de uma função definida por uma série infinita?

O domínio é o conjunto de valores da variável para os quais a série converge. No caso de uma série geométrica, isso requer que |razão| < 1, o que impõe uma condição sobre a variável.

Como resolver equações que envolvem a soma de uma série geométrica?

Primeiro, escreva a série na forma fechada usando a fórmula S = a/(1-r), onde a é o primeiro termo e r a razão, desde que |r|<1. Depois, resolva a equação algébrica resultante e verifique se as soluções pertencem ao domínio de convergência.

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