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Sucessões: 20 Exercícios Resolvidos Passo a Passo

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By Pimath, 10 Junho, 2026

Os exercícios que se seguem permitem consolidar as noções fundamentais sobre as sucessões: definição, notação, termo geral, recorrência, monotonia, limitação, progressões aritméticas e geométricas, representação gráfica e primeiras subsucessões.

Em cada exercício utilizaremos as definições de forma explícita, de modo a esclarecer não apenas o resultado final, mas também o procedimento correcto a seguir.


Exercício 1 — nível ★☆☆☆☆

Escrever os primeiros cinco termos da sucessão definida por

\[ a_n=2n-1,\qquad n\ge 1. \]

Resultado

Os primeiros cinco termos são

\[ 1,\ 3,\ 5,\ 7,\ 9. \]

Resolução

A sucessão é dada pelo seu termo geral

\[ a_n=2n-1. \]

Para encontrar os primeiros cinco termos, substituímos em \(n\) os valores \(1,2,3,4,5\).

Para \(n=1\) obtemos

\[ a_1=2\cdot 1-1=1. \]

Para \(n=2\) obtemos

\[ a_2=2\cdot 2-1=3. \]

Para \(n=3\) obtemos

\[ a_3=2\cdot 3-1=5. \]

De modo análogo,

\[ a_4=2\cdot 4-1=7, \qquad a_5=2\cdot 5-1=9. \]

Assim, os primeiros cinco termos da sucessão são

\[ 1,\ 3,\ 5,\ 7,\ 9. \]

Observemos que estes são os primeiros números naturais ímpares. Contudo, a sucessão não é simplesmente o conjunto dos números ímpares: é uma lista ordenada, na qual o primeiro termo é \(1\), o segundo é \(3\), o terceiro é \(5\), e assim sucessivamente.


Exercício 2 — nível ★☆☆☆☆

Determinar os primeiros quatro termos da sucessão

\[ a_n=\frac{1}{n+1}, \]

nos dois casos seguintes:

  • \(n\ge 0\);
  • \(n\ge 1\).
Resultado

Se \(n\ge 0\), os primeiros quatro termos são

\[ 1,\ \frac12,\ \frac13,\ \frac14. \]

Se \(n\ge 1\), os primeiros quatro termos são

\[ \frac12,\ \frac13,\ \frac14,\ \frac15. \]

Resolução

A fórmula do termo geral é a mesma em ambos os casos:

\[ a_n=\frac{1}{n+1}. \]

O que muda, porém, é o índice inicial da sucessão.

Se \(n\ge 0\), o primeiro índice é \(0\). Logo, os primeiros quatro termos correspondem a \(n=0,1,2,3\).

Calculemos:

\[ a_0=\frac{1}{0+1}=1, \]

\[ a_1=\frac{1}{1+1}=\frac12, \]

\[ a_2=\frac{1}{2+1}=\frac13, \]

\[ a_3=\frac{1}{3+1}=\frac14. \]

Assim, se \(n\ge 0\), a sucessão começa por

\[ 1,\ \frac12,\ \frac13,\ \frac14,\ldots \]

Se, pelo contrário, \(n\ge 1\), o primeiro índice é \(1\). Os primeiros quatro termos correspondem então a \(n=1,2,3,4\).

Calculemos:

\[ a_1=\frac12,\qquad a_2=\frac13,\qquad a_3=\frac14,\qquad a_4=\frac15. \]

Assim, se \(n\ge 1\), a sucessão começa por

\[ \frac12,\ \frac13,\ \frac14,\ \frac15,\ldots \]

Este exercício mostra que uma mesma fórmula pode gerar sucessões diferentes consoante o conjunto de índices.


Exercício 3 — nível ★☆☆☆☆

Averiguar se a fórmula

\[ a_n=\frac{1}{n-2} \]

define uma sucessão real para todo \(n\ge 1\). Caso contrário, indicar a partir de que índice pode ser considerada.

Resultado

A fórmula não define uma sucessão real para todo \(n\ge 1\), porque para \(n=2\) o denominador anula-se. Pode ser considerada, por exemplo, para \(n\ge 3\).

Resolução

Para definir uma sucessão real, o termo \(a_n\) deve ser um número real para todo índice admissível.

A fórmula é

\[ a_n=\frac{1}{n-2}. \]

O denominador é

\[ n-2. \]

Esse denominador anula-se quando

\[ n-2=0. \]

Logo,

\[ n=2. \]

Para \(n=2\) teríamos

\[ a_2=\frac{1}{2-2}=\frac10, \]

que não está definido.

Por conseguinte, a fórmula não define uma sucessão real para todos os índices \(n\ge 1\).

Para evitar este inconveniente, podemos considerar a sucessão a partir de \(n=3\). Nesse caso obtemos

\[ a_3=1,\qquad a_4=\frac12,\qquad a_5=\frac13,\qquad a_6=\frac14,\ldots \]

Assim, a fórmula define correctamente uma sucessão real se se tomar, por exemplo,

\[ n\ge 3. \]


Exercício 4 — nível ★★☆☆☆

Dada a sucessão

\[ a_n=\frac{n+1}{n}, \qquad n\ge 1, \]

escrever os primeiros quatro termos e reescrever o termo geral na forma \(\displaystyle 1+\frac1n\).

Resultado

Os primeiros quatro termos são

\[ 2,\ \frac32,\ \frac43,\ \frac54. \]

Além disso,

\[ a_n=1+\frac1n. \]

Resolução

Calculemos os primeiros termos substituindo \(n=1,2,3,4\).

Para \(n=1\),

\[ a_1=\frac{1+1}{1}=2. \]

Para \(n=2\),

\[ a_2=\frac{2+1}{2}=\frac32. \]

Para \(n=3\),

\[ a_3=\frac{3+1}{3}=\frac43. \]

Para \(n=4\),

\[ a_4=\frac{4+1}{4}=\frac54. \]

Assim, os primeiros quatro termos são

\[ 2,\ \frac32,\ \frac43,\ \frac54. \]

Reescrevamos agora o termo geral:

\[ \frac{n+1}{n}=\frac{n}{n}+\frac{1}{n}. \]

Uma vez que

\[ \frac{n}{n}=1, \]

obtemos

\[ a_n=1+\frac1n. \]

Esta forma é muitas vezes mais elucidativa do que a inicial, porque mostra que cada termo se obtém somando a \(1\) a quantidade \(\displaystyle \frac1n\).


Exercício 5 — nível ★★☆☆☆

Consideremos a sucessão definida por recorrência através de

\[ a_1=4,\qquad a_{n+1}=a_n+5\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Escrever os primeiros cinco termos e encontrar uma fórmula explícita para \(a_n\).

Resultado

Os primeiros cinco termos são

\[ 4,\ 9,\ 14,\ 19,\ 24. \]

A fórmula explícita é

\[ a_n=4+5(n-1). \]

De forma equivalente,

\[ a_n=5n-1. \]

Resolução

A sucessão está definida por recorrência. Isto significa que cada termo se obtém a partir do anterior.

Sabemos que

\[ a_1=4. \]

Além disso,

\[ a_{n+1}=a_n+5. \]

Logo, cada termo seguinte obtém-se somando \(5\) ao termo anterior.

Calculemos:

\[ a_2=a_1+5=4+5=9, \]

\[ a_3=a_2+5=9+5=14, \]

\[ a_4=a_3+5=14+5=19, \]

\[ a_5=a_4+5=19+5=24. \]

Os primeiros cinco termos são, portanto,

\[ 4,\ 9,\ 14,\ 19,\ 24. \]

Para encontrar a fórmula explícita, observemos que, para passar de \(a_1\) a \(a_n\), somamos \(5\) exactamente \(n-1\) vezes.

Por conseguinte,

\[ a_n=4+5(n-1). \]

Desenvolvendo,

\[ a_n=4+5n-5=5n-1. \]

Assim, uma fórmula explícita da sucessão é

\[ a_n=5n-1. \]


Exercício 6 — nível ★★☆☆☆

Consideremos a sucessão definida por

\[ b_1=3,\qquad b_{n+1}=2b_n\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Escrever os primeiros cinco termos e reconhecer o tipo de sucessão.

Resultado

Os primeiros cinco termos são

\[ 3,\ 6,\ 12,\ 24,\ 48. \]

Trata-se de uma progressão geométrica de primeiro termo \(3\) e razão \(2\).

Resolução

A sucessão está definida por recorrência:

\[ b_1=3, \qquad b_{n+1}=2b_n. \]

Isto significa que cada termo seguinte se obtém multiplicando o termo anterior por \(2\).

Calculemos:

\[ b_2=2b_1=2\cdot 3=6, \]

\[ b_3=2b_2=2\cdot 6=12, \]

\[ b_4=2b_3=2\cdot 12=24, \]

\[ b_5=2b_4=2\cdot 24=48. \]

Assim, os primeiros cinco termos são

\[ 3,\ 6,\ 12,\ 24,\ 48. \]

Uma vez que cada termo se obtém do anterior multiplicando sempre pelo mesmo número, a sucessão é geométrica.

O primeiro termo é

\[ b_1=3, \]

ao passo que a razão é

\[ q=2. \]

A fórmula explícita é, portanto,

\[ b_n=3\cdot 2^{n-1}. \]


Exercício 7 — nível ★★☆☆☆

Averiguar se a sucessão

\[ a_n=7,\qquad n\ge 1, \]

é crescente, decrescente e se é limitada.

Resultado

A sucessão é constante. Logo, é crescente e decrescente em sentido lato. Além disso, é limitada.

Resolução

A sucessão é

\[ a_n=7\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Isto significa que todos os seus termos são iguais a \(7\):

\[ 7,\ 7,\ 7,\ 7,\ldots \]

Para verificar se é crescente, devemos averiguar se

\[ a_n\le a_{n+1}\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Neste caso

\[ a_n=7 \qquad \text{e} \qquad a_{n+1}=7. \]

Logo,

\[ a_n=a_{n+1}. \]

Em particular,

\[ a_n\le a_{n+1}. \]

Portanto, a sucessão é crescente em sentido lato.

De modo análogo, uma vez que

\[ a_n=a_{n+1}, \]

verifica-se também

\[ a_n\ge a_{n+1}. \]

Portanto, a sucessão é também decrescente em sentido lato.

Por fim, a sucessão é limitada, porque todos os seus termos coincidem com \(7\). Por exemplo, podemos escrever

\[ 6\le a_n\le 8\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Na realidade, o conjunto dos valores assumidos pela sucessão é simplesmente

\[ \{7\}. \]

Isto basta para concluir que a sucessão é limitada: com efeito, todos os seus termos permanecem sempre iguais a \(7\).


Exercício 8 — nível ★★☆☆☆

Demonstrar que a sucessão

\[ a_n=n^2+1, \qquad n\ge 1, \]

é estritamente crescente.

Resultado

A sucessão é estritamente crescente.

Resolução

Para demonstrar que uma sucessão é estritamente crescente, devemos provar que

\[ a_n<a_{n+1}\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

De forma equivalente, podemos demonstrar que

\[ a_{n+1}-a_n>0\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

No nosso caso

\[ a_n=n^2+1. \]

Calculemos o termo seguinte:

\[ a_{n+1}=(n+1)^2+1. \]

Logo,

\[ a_{n+1}-a_n=\bigl((n+1)^2+1\bigr)-(n^2+1). \]

Desenvolvamos:

\[ (n+1)^2+1=n^2+2n+1+1=n^2+2n+2. \]

Então

\[ a_{n+1}-a_n=(n^2+2n+2)-(n^2+1)=2n+1. \]

Uma vez que \(n\ge 1\), temos

\[ 2n+1>0. \]

Por conseguinte,

\[ a_{n+1}-a_n>0\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Consequentemente,

\[ a_n<a_{n+1}\quad \text{para todo } n\ge 1, \]

e a sucessão é estritamente crescente.


Exercício 9 — nível ★★☆☆☆

Demonstrar que a sucessão

\[ a_n=\frac1n, \qquad n\ge 1, \]

é estritamente decrescente.

Resultado

A sucessão é estritamente decrescente.

Resolução

Para demonstrar que uma sucessão é estritamente decrescente, devemos provar que

\[ a_{n+1}<a_n\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

No nosso caso

\[ a_n=\frac1n. \]

O termo seguinte é

\[ a_{n+1}=\frac{1}{n+1}. \]

Como

\[ n+1>n \]

e como \(n\) e \(n+1\) são positivos, ao passar aos inversos o sentido da desigualdade inverte-se:

\[ \frac{1}{n+1}<\frac1n. \]

Ou seja,

\[ a_{n+1}<a_n\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Portanto, a sucessão

\[ \left(\frac1n\right)_{n\ge 1} \]

é estritamente decrescente.

Este exemplo é importante porque mostra que uma sucessão decrescente não tem necessariamente de se tornar negativa: com efeito, todos os termos da sucessão são positivos.


Exercício 10 — nível ★★☆☆☆

Averiguar se a sucessão

\[ a_n=(-1)^n, \qquad n\ge 1, \]

é crescente, decrescente ou monótona.

Resultado

A sucessão não é crescente nem decrescente. Consequentemente, não é monótona.

Resolução

Calculemos os primeiros termos da sucessão:

\[ a_1=(-1)^1=-1, \]

\[ a_2=(-1)^2=1, \]

\[ a_3=(-1)^3=-1, \]

\[ a_4=(-1)^4=1. \]

Assim, a sucessão é

\[ -1,\ 1,\ -1,\ 1,\ldots \]

Para que fosse crescente, deveria verificar-se

\[ a_n\le a_{n+1}\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Contudo, para \(n=2\) temos

\[ a_2=1 \qquad \text{e} \qquad a_3=-1. \]

Logo,

\[ a_2>a_3. \]

Isto basta para concluir que a sucessão não é crescente.

Para que fosse decrescente, deveria verificar-se

\[ a_n\ge a_{n+1}\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Contudo, para \(n=1\) temos

\[ a_1=-1 \qquad \text{e} \qquad a_2=1. \]

Logo,

\[ a_1<a_2. \]

Isto basta para concluir que a sucessão não é decrescente.

Uma vez que uma sucessão monótona é uma sucessão crescente ou decrescente, a sucessão dada não é monótona.


Exercício 11 — nível ★★★☆☆

Estudar a limitação da sucessão

\[ a_n=\frac{n}{n+1}, \qquad n\ge 1. \]

Determinar um minorante, um majorante, o ínfimo e o supremo do conjunto dos valores assumidos.

Resultado

A sucessão é limitada. Tem-se

\[ 0<a_n<1\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Um minorante é \(0\), um majorante é \(1\). Além disso,

\[ \inf\{a_n:n\ge 1\}=\frac12, \qquad \sup\{a_n:n\ge 1\}=1. \]

Resolução

Consideremos a sucessão

\[ a_n=\frac{n}{n+1}. \]

Uma vez que \(n\ge 1\), tanto \(n\) como \(n+1\) são positivos. Logo,

\[ \frac{n}{n+1}>0. \]

Assim, \(0\) é um minorante da sucessão.

Além disso, como

\[ n<n+1, \]

dividindo por \(n+1>0\) obtemos

\[ \frac{n}{n+1}<1. \]

Assim, \(1\) é um majorante da sucessão.

Temos, portanto,

\[ 0<a_n<1\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Em particular, a sucessão é limitada.

Determinemos agora o ínfimo e o supremo do conjunto dos valores assumidos.

Calculemos os primeiros termos:

\[ a_1=\frac12,\qquad a_2=\frac23,\qquad a_3=\frac34,\qquad a_4=\frac45. \]

A sucessão é crescente, porque

\[ a_n=1-\frac{1}{n+1}. \]

À medida que \(n\) cresce, a quantidade \(\displaystyle\frac{1}{n+1}\) diminui; logo, \(\displaystyle 1-\frac{1}{n+1}\) aumenta.

O primeiro termo é

\[ a_1=\frac12. \]

Como a sucessão é crescente, o menor valor assumido é \(\displaystyle \frac12\). Por conseguinte,

\[ \inf\{a_n:n\ge 1\}=\frac12. \]

Por outro lado, todos os termos são menores do que \(1\), mas aproximam-se cada vez mais de \(1\). Logo, \(1\) é o menor de todos os majorantes.

Por conseguinte,

\[ \sup\{a_n:n\ge 1\}=1. \]

Observemos que o supremo não é um termo da sucessão, porque não existe nenhum \(n\ge 1\) tal que

\[ \frac{n}{n+1}=1. \]


Exercício 12 — nível ★★★☆☆

Demonstrar que a sucessão

\[ a_n=\frac{(-1)^n}{n}, \qquad n\ge 1, \]

é limitada.

Resultado

A sucessão é limitada. Com efeito,

\[ |a_n|\le 1\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Resolução

Para demonstrar que uma sucessão é limitada, podemos recorrer ao critério do valor absoluto.

Uma sucessão \((a_n)\) é limitada se existir um número real \(K>0\) tal que

\[ |a_n|\le K\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

No nosso caso

\[ a_n=\frac{(-1)^n}{n}. \]

Calculemos o valor absoluto:

\[ |a_n|=\left|\frac{(-1)^n}{n}\right|. \]

Como

\[ |(-1)^n|=1 \]

para todo \(n\ge 1\), obtemos

\[ |a_n|=\frac1n. \]

Como \(n\ge 1\), tem-se

\[ \frac1n\le 1. \]

Logo,

\[ |a_n|\le 1\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Tomando \(K=1\), concluímos que a sucessão é limitada.

Os primeiros termos são

\[ -1,\ \frac12,\ -\frac13,\ \frac14,\ldots \]

Mudam de sinal, mas permanecem todos compreendidos entre \(-1\) e \(1\).


Exercício 13 — nível ★★★☆☆

Averiguar se a sucessão

\[ a_n=n^2-3n, \qquad n\ge 1, \]

é limitada superiormente, limitada inferiormente ou limitada.

Resultado

A sucessão é limitada inferiormente, mas não é limitada superiormente. Consequentemente, não é limitada.

Resolução

Consideremos

\[ a_n=n^2-3n. \]

Calculemos alguns termos:

\[ a_1=1-3=-2, \]

\[ a_2=4-6=-2, \]

\[ a_3=9-9=0, \]

\[ a_4=16-12=4. \]

Os termos começam, portanto, assim:

\[ -2,\ -2,\ 0,\ 4,\ldots \]

Para estudar a limitação, reescrevamos o termo geral completando o quadrado:

\[ n^2-3n=\left(n-\frac32\right)^2-\frac94. \]

Visto que um quadrado é sempre não negativo, temos

\[ \left(n-\frac32\right)^2\ge 0. \]

Logo,

\[ a_n=\left(n-\frac32\right)^2-\frac94\ge -\frac94. \]

Isto mostra que a sucessão é limitada inferiormente.

Na realidade, uma vez que \(n\) é natural, o menor valor assumido é \(-2\), obtido para \(n=1\) e \(n=2\). Com efeito,

\[ a_1=a_2=-2. \]

Perguntemo-nos agora se a sucessão é limitada superiormente.

Para valores grandes de \(n\), o termo dominante é \(n^2\). O termo \(-3n\) cresce em valor absoluto muito mais lentamente do que \(n^2\).

Podemos torná-lo rigoroso observando que, para \(n\ge 6\), se tem

\[ 3n\le \frac{n^2}{2}. \]

Com efeito, esta desigualdade equivale a

\[ 6n\le n^2, \]

ou seja,

\[ 6\le n. \]

Logo, para \(n\ge 6\),

\[ a_n=n^2-3n\ge n^2-\frac{n^2}{2}=\frac{n^2}{2}. \]

A quantidade \(\displaystyle \frac{n^2}{2}\) ultrapassa qualquer número real fixado, bastando tomar \(n\) suficientemente grande.

Por conseguinte, a sucessão não é limitada superiormente.

Concluímos que a sucessão é limitada inferiormente, mas não superiormente. Logo, não é limitada.


Exercício 14 — nível ★★☆☆☆

Verificar que a sucessão

\[ 5,\ 8,\ 11,\ 14,\ldots \]

é uma progressão aritmética e determinar o seu termo geral.

Resultado

A sucessão é uma progressão aritmética de primeiro termo \(a_1=5\) e razão \(d=3\). O termo geral é

\[ a_n=5+3(n-1). \]

De forma equivalente,

\[ a_n=3n+2. \]

Resolução

Uma sucessão é uma progressão aritmética se a diferença entre dois termos consecutivos for constante.

Calculemos as diferenças:

\[ 8-5=3, \]

\[ 11-8=3, \]

\[ 14-11=3. \]

A diferença entre termos consecutivos é sempre \(3\). Logo, a sucessão é uma progressão aritmética.

O primeiro termo é

\[ a_1=5, \]

e a razão é

\[ d=3. \]

O termo geral de uma progressão aritmética é

\[ a_n=a_1+(n-1)d. \]

Substituindo \(a_1=5\) e \(d=3\), obtemos

\[ a_n=5+3(n-1). \]

Desenvolvendo,

\[ a_n=5+3n-3=3n+2. \]

Portanto,

\[ a_n=3n+2. \]


Exercício 15 — nível ★★☆☆☆

Verificar que a sucessão

\[ 2,\ 6,\ 18,\ 54,\ldots \]

é uma progressão geométrica e determinar o seu termo geral.

Resultado

A sucessão é uma progressão geométrica de primeiro termo \(a_1=2\) e razão \(q=3\). O termo geral é

\[ a_n=2\cdot 3^{n-1}. \]

Resolução

Uma sucessão é uma progressão geométrica se cada termo se obtém do anterior multiplicando sempre pelo mesmo número.

Calculemos os quocientes entre termos consecutivos:

\[ \frac62=3, \]

\[ \frac{18}{6}=3, \]

\[ \frac{54}{18}=3. \]

O quociente é constante e igual a \(3\). Logo, a sucessão é uma progressão geométrica.

O primeiro termo é

\[ a_1=2, \]

e a razão é

\[ q=3. \]

O termo geral de uma progressão geométrica é

\[ a_n=a_1q^{n-1}. \]

Substituindo \(a_1=2\) e \(q=3\), obtemos

\[ a_n=2\cdot 3^{n-1}. \]

Verifiquemos nos primeiros termos:

\[ a_1=2\cdot 3^0=2, \]

\[ a_2=2\cdot 3^1=6, \]

\[ a_3=2\cdot 3^2=18. \]

A fórmula é, portanto, coerente com os termos dados.


Exercício 16 — nível ★★★☆☆

Estudar o sinal da sucessão

\[ a_n=(-1)^{n+1}\frac{n}{n+1}, \qquad n\ge 1. \]

Averiguar se é positiva, negativa ou de sinal alternado.

Resultado

A sucessão é de sinal alternado. Os termos de índice ímpar são positivos, ao passo que os de índice par são negativos.

Resolução

A sucessão é

\[ a_n=(-1)^{n+1}\frac{n}{n+1}. \]

O factor

\[ \frac{n}{n+1} \]

é sempre positivo, porque \(n\ge 1\) e \(n+1>0\). Logo, o sinal de \(a_n\) depende unicamente do factor

\[ (-1)^{n+1}. \]

Se \(n\) é ímpar, então \(n+1\) é par. Por conseguinte,

\[ (-1)^{n+1}=1. \]

Neste caso

\[ a_n=\frac{n}{n+1}>0. \]

Se, pelo contrário, \(n\) é par, então \(n+1\) é ímpar. Por conseguinte,

\[ (-1)^{n+1}=-1. \]

Neste caso

\[ a_n=-\frac{n}{n+1}<0. \]

Calculemos os primeiros termos:

\[ a_1=\frac12, \]

\[ a_2=-\frac23, \]

\[ a_3=\frac34, \]

\[ a_4=-\frac45. \]

Assim, a sucessão é

\[ \frac12,\ -\frac23,\ \frac34,\ -\frac45,\ldots \]

Os termos mudam de sinal a cada passo. Consequentemente, a sucessão é de sinal alternado.


Exercício 17 — nível ★★☆☆☆

Consideremos a sucessão

\[ a_n=\frac1n, \qquad n\ge 1. \]

Indicar que pontos figuram na sua representação gráfica e explicar por que razão o gráfico de uma sucessão não é uma curva contínua.

Resultado

Os primeiros pontos do gráfico são

\[ \left(1,1\right),\ \left(2,\frac12\right),\ \left(3,\frac13\right),\ \left(4,\frac14\right),\ldots \]

O gráfico não é uma curva contínua porque a sucessão está definida apenas para valores naturais do índice.

Resolução

Uma sucessão real é uma função definida sobre os números naturais.

No nosso caso

\[ a_n=\frac1n. \]

Para a representar graficamente, associamos a cada índice \(n\) o ponto do plano

\[ (n,a_n). \]

Para \(n=1\) obtemos

\[ a_1=1, \]

pelo que o primeiro ponto é

\[ (1,1). \]

Para \(n=2\) obtemos

\[ a_2=\frac12, \]

pelo que o segundo ponto é

\[ \left(2,\frac12\right). \]

Para \(n=3\) obtemos

\[ a_3=\frac13, \]

pelo que o terceiro ponto é

\[ \left(3,\frac13\right). \]

De modo análogo, para \(n=4\) obtemos

\[ \left(4,\frac14\right). \]

Assim, os primeiros pontos do gráfico são

\[ \left(1,1\right),\ \left(2,\frac12\right),\ \left(3,\frac13\right),\ \left(4,\frac14\right),\ldots \]

O gráfico de uma sucessão não é uma curva contínua, porque o índice \(n\) não assume todos os valores reais, mas apenas valores naturais.

Logo, entre o ponto correspondente a \(n=1\) e o correspondente a \(n=2\) não há pontos da sucessão. A representação gráfica é formada por pontos isolados, e não por uma linha contínua.


Exercício 18 — nível ★★★☆☆

Seja

\[ a_n=(-1)^n, \qquad n\ge 1. \]

Escrever a subsucessão formada pelos termos de índice par e a subsucessão formada pelos termos de índice ímpar.

Resultado

A subsucessão dos índices pares é

\[ a_{2k}=1,\qquad k\ge 1. \]

A subsucessão dos índices ímpares é

\[ a_{2k-1}=-1,\qquad k\ge 1. \]

Resolução

A sucessão é

\[ a_n=(-1)^n. \]

Os seus primeiros termos são

\[ -1,\ 1,\ -1,\ 1,\ldots \]

Consideremos primeiro os índices pares. Um índice par pode escrever-se na forma

\[ n=2k, \qquad k\ge 1. \]

A subsucessão correspondente é

\[ a_{2k}=(-1)^{2k}. \]

Como \(2k\) é par, tem-se

\[ (-1)^{2k}=1. \]

Logo,

\[ a_{2k}=1\quad \text{para todo } k\ge 1. \]

A subsucessão dos índices pares é, pois,

\[ 1,\ 1,\ 1,\ 1,\ldots \]

Consideremos agora os índices ímpares. Um índice ímpar pode escrever-se na forma

\[ n=2k-1, \qquad k\ge 1. \]

A subsucessão correspondente é

\[ a_{2k-1}=(-1)^{2k-1}. \]

Como \(2k-1\) é ímpar, tem-se

\[ (-1)^{2k-1}=-1. \]

Logo,

\[ a_{2k-1}=-1\quad \text{para todo } k\ge 1. \]

A subsucessão dos índices ímpares é, pois,

\[ -1,\ -1,\ -1,\ -1,\ldots \]

Este exercício mostra que uma sucessão não constante pode conter subsucessões constantes.


Exercício 19 — nível ★★★☆☆

Seja

\[ a_n=n, \qquad n\ge 1. \]

Averiguar se a lista

\[ a_3,\ a_5,\ a_8,\ a_{10},\ldots \]

pode ser uma subsucessão. Averiguar depois se a lista

\[ a_5,\ a_3,\ a_8,\ a_{10},\ldots \]

pode ser uma subsucessão.

Resultado

A primeira lista pode ser uma subsucessão, porque os índices são estritamente crescentes. A segunda lista não pode ser uma subsucessão, porque os índices não são estritamente crescentes.

Resolução

Uma subsucessão de \((a_n)\) obtém-se escolhendo uma sucessão de índices naturais estritamente crescente

\[ n_1<n_2<n_3<\cdots. \]

A subsucessão é então

\[ a_{n_1},\ a_{n_2},\ a_{n_3},\ldots \]

Consideremos a primeira lista:

\[ a_3,\ a_5,\ a_8,\ a_{10},\ldots \]

Os índices são

\[ 3,\ 5,\ 8,\ 10,\ldots \]

São estritamente crescentes, porque

\[ 3<5<8<10<\cdots. \]

Logo, esta lista pode ser uma subsucessão.

Consideremos agora a segunda lista:

\[ a_5,\ a_3,\ a_8,\ a_{10},\ldots \]

Os índices são

\[ 5,\ 3,\ 8,\ 10,\ldots \]

Esta sucessão de índices não é estritamente crescente, porque

\[ 5>3. \]

Portanto, a segunda lista não pode ser uma subsucessão.

O ponto essencial é que uma subsucessão pode omitir alguns termos da sucessão original, mas não pode alterar a ordem pela qual os termos aparecem.


Exercício 20 — nível ★★★★☆

Consideremos a sucessão

\[ a_n=(-1)^n+\frac1n, \qquad n\ge 1. \]

Escrever os primeiros seis termos, averiguar se a sucessão é monótona e mostrar que é limitada.

Resultado

Os primeiros seis termos são

\[ 0,\ \frac32,\ -\frac23,\ \frac54,\ -\frac45,\ \frac76. \]

A sucessão não é monótona. Além disso, é limitada, porque

\[ -1\le a_n\le 2\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Resolução

A sucessão é

\[ a_n=(-1)^n+\frac1n. \]

Calculemos os primeiros seis termos.

Para \(n=1\),

\[ a_1=(-1)^1+\frac11=-1+1=0. \]

Para \(n=2\),

\[ a_2=(-1)^2+\frac12=1+\frac12=\frac32. \]

Para \(n=3\),

\[ a_3=(-1)^3+\frac13=-1+\frac13=-\frac23. \]

Para \(n=4\),

\[ a_4=(-1)^4+\frac14=1+\frac14=\frac54. \]

Para \(n=5\),

\[ a_5=(-1)^5+\frac15=-1+\frac15=-\frac45. \]

Para \(n=6\),

\[ a_6=(-1)^6+\frac16=1+\frac16=\frac76. \]

Assim, os primeiros seis termos são

\[ 0,\ \frac32,\ -\frac23,\ \frac54,\ -\frac45,\ \frac76. \]

Estudemos agora a monotonia. Observemos que

\[ a_1=0 \qquad \text{e} \qquad a_2=\frac32. \]

Logo,

\[ a_1<a_2. \]

Contudo,

\[ a_2=\frac32 \qquad \text{e} \qquad a_3=-\frac23. \]

Logo,

\[ a_2>a_3. \]

A sucessão primeiro aumenta e depois diminui. Por conseguinte, não é crescente.

Além disso, como \(a_1<a_2\), também não é decrescente.

Consequentemente, a sucessão não é monótona.

Demonstremos, por fim, que é limitada.

Sabemos que

\[ -1\le (-1)^n\le 1 \]

para todo \(n\ge 1\). Além disso,

\[ 0<\frac1n\le 1. \]

Somando estas relações, obtemos, por um lado,

\[ (-1)^n+\frac1n\ge -1+0=-1. \]

Por outro lado,

\[ (-1)^n+\frac1n\le 1+1=2. \]

Logo,

\[ -1\le a_n\le 2\quad \text{para todo } n\ge 1. \]

Isto demonstra que a sucessão é limitada.

O exercício é instrutivo porque exibe uma sucessão limitada mas não monótona: a limitação e a monotonia são propriedades distintas e independentes.


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  • Análise Matemática 1

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