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Lição 14 — Testes de Comparação

Teste da comparação direta e limite para séries de termos positivos. Estratégia de comparação com séries-p e geométricas. Estimativas superiores e inferiores.

Usado em: Cálculo 2 — Unidade 2 · USP MAT0112 · ITA MA-012

0≤an≤bn:  ∑bn<∞⇒∑an<∞;lim⁡n→∞anbn=L>0⇒mesmo comportamento0 \leq a_n \leq b_n:\; \sum b_n<\infty\Rightarrow\sum a_n<\infty;\qquad \lim_{n\to\infty}\frac{a_n}{b_n}=L>0\Rightarrow\text{mesmo comportamento}

O teste da comparação direta usa desigualdades; o teste do limite compara a taxa de crescimento. A série de referência é tipicamente ∑1/np\sum 1/n^p ou ∑rn\sum r^n.

Escolha sua porta

Notação rigorosa, derivação completa, hipóteses

Testes de comparação

Teste da comparação direta

Sejam 0≤an≤bn0 \leq a_n \leq b_n para todo nn suficientemente grande.

  • Se ∑bn\displaystyle\sum b_n converge, então ∑an\displaystyle\sum a_n converge.
  • Se ∑an\displaystyle\sum a_n diverge, então ∑bn\displaystyle\sum b_n diverge.

Prova: as somas parciais de ∑an\sum a_n são limitadas acima pelas de ∑bn\sum b_n (caso convergente).

Teste da comparação no limite (LCT)

Sejam an,bn>0a_n, b_n > 0. Se lim⁡n→∞anbn=L\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{a_n}{b_n} = L com 0<L<∞0 < L < \infty, então: ∑an converge  ⟺  ∑bn converge.\sum a_n \text{ converge} \iff \sum b_n \text{ converge.}

Casos degenerados:

  • L=0L = 0: se ∑bn\sum b_n converge, então ∑an\sum a_n converge.
  • L=∞L = \infty: se ∑bn\sum b_n diverge, então ∑an\sum a_n diverge.

Estratégia de escolha da série de referência

  1. Identifique o comportamento dominante de ana_n para nn grande.
  2. Escolha bnb_n da mesma ordem: se an∼c/npa_n \sim c/n^p, compare com ∑1/np\sum 1/n^p.
  3. Use LCT para confirmar.

Exemplos de comportamentos dominantes:

  • an=n2+1n3+5∼1na_n = \frac{n^2+1}{n^3+5} \sim \frac{1}{n} → compare com ∑1/n\sum 1/n (diverge).
  • an=1n2+1∼1na_n = \frac{1}{\sqrt{n^2+1}} \sim \frac{1}{n} → compare com ∑1/n\sum 1/n (diverge).
  • an=1n2+n∼1n2a_n = \frac{1}{n^2+n} \sim \frac{1}{n^2} → compare com ∑1/n2\sum 1/n^2 (converge).

Exemplos resolvidos


Exercícios

Bloco A — Comparação e LCT básicos

Bloco B — Estratégia e combinações

Bloco C — Nível ITA/USP

Para continuar

  • Stewart, J. — Cálculo, vol. 2, §11.4 — Cengage, 8ª ed.
  • Guidorizzi, H.L. — Um Curso de Cálculo, vol. 3, §9.4 — LTC, 5ª ed.
  • Apostol, T.M. — Calculus, vol. 1, §10.16–10.19 — Wiley, 2ª ed.
  • OpenStax — Calculus II, §5.4 — CC-BY (openstax.org)
  • Demidovich, B. — Problemas e Exercícios de Análise Matemática, §5.4 — Mir

Atualizado em 2026-05-28 · Autor(es): Clube da Matemática

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