Cálculo Exemplos
∞∑k=1kek2∞∑k=1kek2
Etapa 1
Etapa 1.1
O domínio da expressão consiste em todos os números reais, exceto quando a expressão é indefinida. Nesse caso, não existe um número real que torne a expressão indefinida.
Notação de intervalo:
(-∞,∞)(−∞,∞)
Notação de construtor de conjuntos:
{k|k∈ℝ}{k|k∈R}
Etapa 1.2
f(k)f(k) é contínuo em [1,∞)[1,∞).
A função é contínua.A função é contínua.
A função é contínua.A função é contínua.
Etapa 2
Etapa 2.1
Estabeleça uma desigualdade.
kek2>0kek2>0
Etapa 2.2
Resolva a desigualdade.
Etapa 2.2.1
Se qualquer fator individual no lado esquerdo da equação for igual a 00, toda a expressão será igual a 00.
k=0k=0
ek2=0ek2=0
Etapa 2.2.2
Defina kk como igual a 00.
k=0k=0
Etapa 2.2.3
Defina ek2ek2 como igual a 00 e resolva para kk.
Etapa 2.2.3.1
Defina ek2ek2 como igual a 00.
ek2=0ek2=0
Etapa 2.2.3.2
Resolva ek2=0ek2=0 para kk.
Etapa 2.2.3.2.1
Obtenha o logaritmo natural dos dois lados da equação para remover a variável do expoente.
ln(ek2)=ln(0)ln(ek2)=ln(0)
Etapa 2.2.3.2.2
Não é possível resolver a equação, porque ln(0)ln(0) é indefinida.
Indefinido
Etapa 2.2.3.2.3
Não há uma solução para ek2=0ek2=0
Nenhuma solução
Nenhuma solução
Nenhuma solução
Etapa 2.2.4
A solução final são todos os valores que tornam kek2>0kek2>0 verdadeiro.
k=0k=0
Etapa 2.2.5
A solução consiste em todos os intervalos verdadeiros.
k>0k>0
k>0k>0
k>0k>0
Etapa 3
Etapa 3.1
Escreva kek2kek2 como uma função.
f(k)=kek2f(k)=kek2
Etapa 3.2
Encontre a primeira derivada.
Etapa 3.2.1
Encontre a primeira derivada.
Etapa 3.2.1.1
Diferencie usando a regra do produto, que determina que ddk[f(k)g(k)]ddk[f(k)g(k)] é f(k)ddk[g(k)]+g(k)ddk[f(k)]f(k)ddk[g(k)]+g(k)ddk[f(k)], em que f(k)=kf(k)=k e g(k)=ek2g(k)=ek2.
kddk[ek2]+ek2ddk[k]kddk[ek2]+ek2ddk[k]
Etapa 3.2.1.2
Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que ddk[f(g(k))]ddk[f(g(k))] é f′(g(k))g′(k)f'(g(k))g'(k), em que f(k)=ekf(k)=ek e g(k)=k2g(k)=k2.
Etapa 3.2.1.2.1
Para aplicar a regra da cadeia, defina uu como k2k2.
k(ddu[eu]ddk[k2])+ek2ddk[k]k(ddu[eu]ddk[k2])+ek2ddk[k]
Etapa 3.2.1.2.2
Diferencie usando a regra exponencial, que determina que ddu[au]ddu[au] é auln(a)auln(a), em que aa = ee.
k(euddk[k2])+ek2ddk[k]k(euddk[k2])+ek2ddk[k]
Etapa 3.2.1.2.3
Substitua todas as ocorrências de uu por k2k2.
k(ek2ddk[k2])+ek2ddk[k]k(ek2ddk[k2])+ek2ddk[k]
k(ek2ddk[k2])+ek2ddk[k]k(ek2ddk[k2])+ek2ddk[k]
Etapa 3.2.1.3
Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que ddk[kn]ddk[kn] é nkn-1nkn−1, em que n=2n=2.
k(ek2(2k))+ek2ddk[k]k(ek2(2k))+ek2ddk[k]
Etapa 3.2.1.4
Eleve kk à potência de 11.
k1k(ek2⋅(2))+ek2ddk[k]k1k(ek2⋅(2))+ek2ddk[k]
Etapa 3.2.1.5
Eleve kk à potência de 11.
k1k1(ek2⋅(2))+ek2ddk[k]k1k1(ek2⋅(2))+ek2ddk[k]
Etapa 3.2.1.6
Use a regra da multiplicação de potências aman=am+naman=am+n para combinar expoentes.
k1+1(ek2⋅(2))+ek2ddk[k]k1+1(ek2⋅(2))+ek2ddk[k]
Etapa 3.2.1.7
Simplifique a expressão.
Etapa 3.2.1.7.1
Some 11 e 11.
k2(ek2⋅(2))+ek2ddk[k]k2(ek2⋅(2))+ek2ddk[k]
Etapa 3.2.1.7.2
Mova 22 para a esquerda de ek2ek2.
k2(2⋅ek2)+ek2ddk[k]k2(2⋅ek2)+ek2ddk[k]
k2(2⋅ek2)+ek2ddk[k]k2(2⋅ek2)+ek2ddk[k]
Etapa 3.2.1.8
Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que ddk[kn]ddk[kn] é nkn-1nkn−1, em que n=1n=1.
k2(2ek2)+ek2⋅1k2(2ek2)+ek2⋅1
Etapa 3.2.1.9
Multiplique ek2ek2 por 11.
k2(2ek2)+ek2k2(2ek2)+ek2
Etapa 3.2.1.10
Simplifique.
Etapa 3.2.1.10.1
Reordene os termos.
2ek2k2+ek22ek2k2+ek2
Etapa 3.2.1.10.2
Reordene os fatores em 2ek2k2+ek22ek2k2+ek2.
f′(k)=2k2ek2+ek2f'(k)=2k2ek2+ek2
f′(k)=2k2ek2+ek2f'(k)=2k2ek2+ek2
f′(k)=2k2ek2+ek2f'(k)=2k2ek2+ek2
Etapa 3.2.2
A primeira derivada de f(k)f(k) com relação a kk é 2k2ek2+ek22k2ek2+ek2.
2k2ek2+ek22k2ek2+ek2
2k2ek2+ek22k2ek2+ek2
Etapa 3.3
Defina a primeira derivada como igual a 00 e resolva a equação 2k2ek2+ek2=02k2ek2+ek2=0.
Etapa 3.3.1
Defina a primeira derivada como igual a 00.
2k2ek2+ek2=02k2ek2+ek2=0
Etapa 3.3.2
Fatore ek2ek2 de 2k2ek2+ek22k2ek2+ek2.
Etapa 3.3.2.1
Fatore ek2ek2 de 2k2ek22k2ek2.
ek2(2k2)+ek2=0ek2(2k2)+ek2=0
Etapa 3.3.2.2
Multiplique por 11.
ek2(2k2)+ek2⋅1=0ek2(2k2)+ek2⋅1=0
Etapa 3.3.2.3
Fatore ek2ek2 de ek2(2k2)+ek2⋅1ek2(2k2)+ek2⋅1.
ek2(2k2+1)=0ek2(2k2+1)=0
ek2(2k2+1)=0ek2(2k2+1)=0
Etapa 3.3.3
Se qualquer fator individual no lado esquerdo da equação for igual a 00, toda a expressão será igual a 00.
ek2=0ek2=0
2k2+1=02k2+1=0
Etapa 3.3.4
Defina ek2ek2 como igual a 00 e resolva para kk.
Etapa 3.3.4.1
Defina ek2ek2 como igual a 00.
ek2=0ek2=0
Etapa 3.3.4.2
Resolva ek2=0ek2=0 para kk.
Etapa 3.3.4.2.1
Obtenha o logaritmo natural dos dois lados da equação para remover a variável do expoente.
ln(ek2)=ln(0)ln(ek2)=ln(0)
Etapa 3.3.4.2.2
Não é possível resolver a equação, porque ln(0)ln(0) é indefinida.
Indefinido
Etapa 3.3.4.2.3
Não há uma solução para ek2=0ek2=0
Nenhuma solução
Nenhuma solução
Nenhuma solução
Etapa 3.3.5
Defina 2k2+12k2+1 como igual a 00 e resolva para kk.
Etapa 3.3.5.1
Defina 2k2+12k2+1 como igual a 00.
2k2+1=02k2+1=0
Etapa 3.3.5.2
Resolva 2k2+1=02k2+1=0 para kk.
Etapa 3.3.5.2.1
Subtraia 11 dos dois lados da equação.
2k2=-12k2=−1
Etapa 3.3.5.2.2
Divida cada termo em 2k2=-12k2=−1 por 22 e simplifique.
Etapa 3.3.5.2.2.1
Divida cada termo em 2k2=-12k2=−1 por 22.
2k22=-122k22=−12
Etapa 3.3.5.2.2.2
Simplifique o lado esquerdo.
Etapa 3.3.5.2.2.2.1
Cancele o fator comum de 22.
Etapa 3.3.5.2.2.2.1.1
Cancele o fator comum.
2k22=-12
Etapa 3.3.5.2.2.2.1.2
Divida k2 por 1.
k2=-12
k2=-12
k2=-12
Etapa 3.3.5.2.2.3
Simplifique o lado direito.
Etapa 3.3.5.2.2.3.1
Mova o número negativo para a frente da fração.
k2=-12
k2=-12
k2=-12
Etapa 3.3.5.2.3
Pegue a raiz especificada de ambos os lados da equação para eliminar o expoente no lado esquerdo.
k=±√-12
Etapa 3.3.5.2.4
Simplifique ±√-12.
Etapa 3.3.5.2.4.1
Reescreva -12 como i2122.
Etapa 3.3.5.2.4.1.1
Reescreva -1 como i2.
k=±√i212
Etapa 3.3.5.2.4.1.2
Reescreva 1 como 12.
k=±√i2122
k=±√i2122
Etapa 3.3.5.2.4.2
Elimine os termos abaixo do radical.
k=±i√122
Etapa 3.3.5.2.4.3
Um elevado a qualquer potência é um.
k=±i√12
Etapa 3.3.5.2.4.4
Reescreva √12 como √1√2.
k=±i√1√2
Etapa 3.3.5.2.4.5
Qualquer raiz de 1 é 1.
k=±i1√2
Etapa 3.3.5.2.4.6
Multiplique 1√2 por √2√2.
k=±i(1√2⋅√2√2)
Etapa 3.3.5.2.4.7
Combine e simplifique o denominador.
Etapa 3.3.5.2.4.7.1
Multiplique 1√2 por √2√2.
k=±i√2√2√2
Etapa 3.3.5.2.4.7.2
Eleve √2 à potência de 1.
k=±i√2√21√2
Etapa 3.3.5.2.4.7.3
Eleve √2 à potência de 1.
k=±i√2√21√21
Etapa 3.3.5.2.4.7.4
Use a regra da multiplicação de potências aman=am+n para combinar expoentes.
k=±i√2√21+1
Etapa 3.3.5.2.4.7.5
Some 1 e 1.
k=±i√2√22
Etapa 3.3.5.2.4.7.6
Reescreva √22 como 2.
Etapa 3.3.5.2.4.7.6.1
Use n√ax=axn para reescrever √2 como 212.
k=±i√2(212)2
Etapa 3.3.5.2.4.7.6.2
Aplique a regra da multiplicação de potências e multiplique os expoentes, (am)n=amn.
k=±i√2212⋅2
Etapa 3.3.5.2.4.7.6.3
Combine 12 e 2.
k=±i√2222
Etapa 3.3.5.2.4.7.6.4
Cancele o fator comum de 2.
Etapa 3.3.5.2.4.7.6.4.1
Cancele o fator comum.
k=±i√2222
Etapa 3.3.5.2.4.7.6.4.2
Reescreva a expressão.
k=±i√221
k=±i√221
Etapa 3.3.5.2.4.7.6.5
Avalie o expoente.
k=±i√22
k=±i√22
k=±i√22
Etapa 3.3.5.2.4.8
Combine i e √22.
k=±i√22
k=±i√22
Etapa 3.3.5.2.5
A solução completa é resultado das partes positiva e negativa da solução.
Etapa 3.3.5.2.5.1
Primeiro, use o valor positivo de ± para encontrar a primeira solução.
k=i√22
Etapa 3.3.5.2.5.2
Depois, use o valor negativo de ± para encontrar a segunda solução.
k=-i√22
Etapa 3.3.5.2.5.3
A solução completa é resultado das partes positiva e negativa da solução.
k=i√22,-i√22
k=i√22,-i√22
k=i√22,-i√22
k=i√22,-i√22
Etapa 3.3.6
A solução final são todos os valores que tornam ek2(2k2+1)=0 verdadeiro.
k=i√22,-i√22
k=i√22,-i√22
Etapa 3.4
Não há valores de k no domínio do problema original, em que a derivada é 0 ou indefinida.
Nenhum ponto crítico encontrado
Etapa 3.5
Nenhum ponto torna a derivada f′(k)=2k2ek2+ek2 igual a 0 ou indefinida. O intervalo para verificar se f(k)=kek2 está aumentando ou diminuindo é (-∞,∞).
(-∞,∞)
Etapa 3.6
Substitua qualquer número, como 1, no intervalo (-∞,∞) na derivada f′(k)=2k2ek2+ek2 para verificar se o resultado é negativo ou positivo. Se o resultado for negativo, o gráfico está diminuindo no intervalo (-∞,∞). Se o resultado for positivo, o gráfico está aumentando no intervalo (-∞,∞).
Etapa 3.6.1
Substitua a variável k por 1 na expressão.
f′(1)=2(1)2e(1)2+e(1)2
Etapa 3.6.2
Simplifique o resultado.
Etapa 3.6.2.1
Simplifique cada termo.
Etapa 3.6.2.1.1
Um elevado a qualquer potência é um.
f′(1)=2⋅(1e(1)2)+e(1)2
Etapa 3.6.2.1.2
Multiplique 2 por 1.
f′(1)=2e(1)2+e(1)2
Etapa 3.6.2.1.3
Um elevado a qualquer potência é um.
f′(1)=2e+e(1)2
Etapa 3.6.2.1.4
Simplifique.
f′(1)=2e+e(1)2
Etapa 3.6.2.1.5
Um elevado a qualquer potência é um.
f′(1)=2e+e
Etapa 3.6.2.1.6
Simplifique.
f′(1)=2e+e
f′(1)=2e+e
Etapa 3.6.2.2
Some 2e e e.
f′(1)=3e
Etapa 3.6.2.3
A resposta final é 3e.
3e
3e
3e
Etapa 3.7
O resultado da substituição de 1 em f′(k)=2k2ek2+ek2 é 3e, que é positivo, então o gráfico aumenta no intervalo (-∞,∞).
Acréscimo em (-∞,∞), pois 2k2ek2+ek2>0
Etapa 3.8
Acréscimo sobre o intervalo (-∞,∞) significa que a função é sempre crescente.
Sempre crescente
Sempre crescente
Etapa 4
O teste integral não se aplica porque a função nem sempre está diminuindo de 1 para ∞.