Fundamental definite integration Questions in Gujarati

(D) ધારો કે $I = \int_0^{\pi / 4} \frac{\cos^2 x}{\cos^2 x + 4 \sin^2 x} dx$.
અંશ અને છેદને $\cos^2 x$ વડે ભાગતા:
$I = \int_0^{\pi / 4} \frac{1}{1 + 4 \tan^2 x} dx$.
ધારો કે $u = \tan x$,તેથી $du = \sec^2 x dx = (1 + u^2) dx$,એટલે કે $dx = \frac{du}{1 + u^2}$.
જ્યારે $x = 0, u = 0$. જ્યારે $x = \pi / 4, u = 1$.
$I = \int_0^1 \frac{1}{(1 + 4u^2)(1 + u^2)} du$.
આંશિક અપૂર્ણાંકનો ઉપયોગ કરતા: $\frac{1}{(1 + 4u^2)(1 + u^2)} = \frac{A}{1 + 4u^2} + \frac{B}{1 + u^2}$.
$1 = A(1 + u^2) + B(1 + 4u^2)$.
$u^2 = -1$ માટે,$1 = B(1 - 4) \implies B = -1/3$.
$u^2 = -1/4$ માટે,$1 = A(1 - 1/4) \implies A = 4/3$.
$I = \int_0^1 (\frac{4/3}{1 + 4u^2} - \frac{1/3}{1 + u^2}) du$.
$I = \frac{4}{3} \int_0^1 \frac{1}{1 + (2u)^2} du - \frac{1}{3} \int_0^1 \frac{1}{1 + u^2} du$.
$I = \frac{4}{3} [\frac{1}{2} \tan^{-1}(2u)]_0^1 - \frac{1}{3} [\tan^{-1} u]_0^1$.
$I = \frac{2}{3} \tan^{-1} 2 - \frac{1}{3} (\frac{\pi}{4}) = \frac{2}{3} \tan^{-1} 2 - \frac{\pi}{12}$.

(D) $I = \int_0^{x} \frac{t^2}{\sqrt{a^2+t^2}} dt$ ની ગણતરી કરવા માટે,અંશને $t^2 = (t^2+a^2) - a^2$ તરીકે લખીએ.
તેથી,$I = \int_0^{x} \frac{t^2+a^2}{\sqrt{a^2+t^2}} dt - \int_0^{x} \frac{a^2}{\sqrt{a^2+t^2}} dt$.
$I = \int_0^{x} \sqrt{a^2+t^2} dt - a^2 \int_0^{x} \frac{1}{\sqrt{a^2+t^2}} dt$.
પ્રમાણિત સંકલનનો ઉપયોગ કરતા: $\int \sqrt{a^2+t^2} dt = \frac{t}{2}\sqrt{a^2+t^2} + \frac{a^2}{2} \log|t+\sqrt{a^2+t^2}|$ અને $\int \frac{1}{\sqrt{a^2+t^2}} dt = \log|t+\sqrt{a^2+t^2}|$:
$I = \left[ \frac{t}{2}\sqrt{a^2+t^2} + \frac{a^2}{2} \log|t+\sqrt{a^2+t^2}| - a^2 \log|t+\sqrt{a^2+t^2}| \right]_0^x$.
$I = \left[ \frac{t}{2}\sqrt{a^2+t^2} - \frac{a^2}{2} \log|t+\sqrt{a^2+t^2}| \right]_0^x$.
સીમાઓ મૂકતા: $I = \left( \frac{x}{2}\sqrt{a^2+x^2} - \frac{a^2}{2} \log|x+\sqrt{a^2+x^2}| \right) - \left( 0 - \frac{a^2}{2} \log|a| \right)$.
$I = \frac{x}{2}\sqrt{a^2+x^2} - \frac{a^2}{2} \log \left| \frac{x+\sqrt{a^2+x^2}}{a} \right|$.

(A) $\int_0^2 f(x) dx$ ની કિંમત શોધવા માટે,આપણે સંકલનને $x = 1$ પર વિભાજિત કરીએ છીએ:
$\int_0^2 f(x) dx = \int_0^1 \frac{6 x^2 + 1}{4 x^3 + 2 x + 3} dx + \int_1^2 (x^2 + 1) dx$
પ્રથમ સંકલન માટે,ધારો કે $u = 4 x^3 + 2 x + 3$,તો $du = (12 x^2 + 2) dx = 2(6 x^2 + 1) dx$.
તેથી,$\int_0^1 \frac{6 x^2 + 1}{4 x^3 + 2 x + 3} dx = \frac{1}{2} \int_{u(0)}^{u(1)} \frac{1}{u} du = \frac{1}{2} [\log |u|]_3^9 = \frac{1}{2} (\log 9 - \log 3) = \frac{1}{2} \log 3$.
બીજા સંકલન માટે,$\int_1^2 (x^2 + 1) dx = [\frac{x^3}{3} + x]_1^2 = (\frac{8}{3} + 2) - (\frac{1}{3} + 1) = \frac{14}{3} - \frac{4}{3} = \frac{10}{3}$.
બંને ભાગોનો સરવાળો કરતા,$\int_0^2 f(x) dx = \frac{1}{2} \log 3 + \frac{10}{3}$.

(D) ધારો કે $I = \int_0^1 \frac{x}{(1-x)^{3/4}} dx$.
$t = 1 - x$ આદેશ લેતા,$dt = -dx$ મળે. જ્યારે $x = 0, t = 1$ અને જ્યારે $x = 1, t = 0$ થાય.
$I = \int_1^0 \frac{1-t}{t^{3/4}} (-dt) = \int_0^1 \frac{1-t}{t^{3/4}} dt$.
$I = \int_0^1 (t^{-3/4} - t^{1/4}) dt$.
$I = \left[ \frac{t^{1/4}}{1/4} - \frac{t^{5/4}}{5/4} \right]_0^1$.
$I = \left[ 4t^{1/4} - \frac{4}{5}t^{5/4} \right]_0^1 = 4 - \frac{4}{5} = \frac{20-4}{5} = \frac{16}{5}$.

(D) ધારો કે $I = \int_0^1 \sqrt{\frac{2+x}{2-x}} \, dx$.
સંકલિતનું સંમેયીકરણ કરતા: $I = \int_0^1 \frac{2+x}{\sqrt{4-x^2}} \, dx = \int_0^1 \frac{2}{\sqrt{4-x^2}} \, dx + \int_0^1 \frac{x}{\sqrt{4-x^2}} \, dx$.
પ્રથમ ભાગ માટે,$\int_0^1 \frac{2}{\sqrt{2^2-x^2}} \, dx = 2 \left[ \sin^{-1} \left( \frac{x}{2} \right) \right]_0^1 = 2 \left( \sin^{-1} \frac{1}{2} - \sin^{-1} 0 \right) = 2 \left( \frac{\pi}{6} - 0 \right) = \frac{\pi}{3}$.
બીજા ભાગ માટે,ધારો કે $t = 4-x^2$,તો $dt = -2x \, dx$,તેથી $x \, dx = -\frac{1}{2} \, dt$.
$\int_0^1 \frac{x}{\sqrt{4-x^2}} \, dx = -\frac{1}{2} \int_4^3 \frac{1}{\sqrt{t}} \, dt = \frac{1}{2} \int_3^4 t^{-1/2} \, dt = \frac{1}{2} [2\sqrt{t}]_3^4 = \sqrt{4} - \sqrt{3} = 2 - \sqrt{3}$.
બંને ભાગોનો સરવાળો કરતા: $I = \frac{\pi}{3} + 2 - \sqrt{3}$.

(B) ધારો કે $I = \int_0^{1/2} \frac{x \sin^{-1} x}{\sqrt{1-x^2}} dx$.
$\sin^{-1} x = t$ આદેશ લેતા,$x = \sin t$ અને $dx = \cos t dt$ મળે.
જ્યારે $x = 0$,ત્યારે $t = 0$ અને જ્યારે $x = 1/2$,ત્યારે $t = \pi/6$.
આ કિંમતો સંકલનમાં મૂકતા:
$I = \int_0^{\pi/6} \frac{\sin t \cdot t}{\sqrt{1-\sin^2 t}} \cdot \cos t dt = \int_0^{\pi/6} t \sin t dt$.
ખંડશઃ સંકલનનો ઉપયોગ કરતા: $\int u dv = uv - \int v du$.
$u = t$ અને $dv = \sin t dt$ લેતા,$du = dt$ અને $v = -\cos t$ મળે.
$I = [t(-\cos t)]_0^{\pi/6} - \int_0^{\pi/6} (-\cos t) dt$
$I = [-t \cos t + \sin t]_0^{\pi/6}$
$I = [-\frac{\pi}{6} \cos(\frac{\pi}{6}) + \sin(\frac{\pi}{6})] - [0 + \sin(0)]$
$I = [-\frac{\pi}{6} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} + \frac{1}{2}] = \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3}}{12} \pi$.

(C) આપેલ છે કે $u(n) = \int_0^{\pi/2} (1 + \sin t)^n \sin 2t \, dt$.
નિત્યસમ $\sin 2t = 2 \sin t \cos t$ નો ઉપયોગ કરતા:
$u(n) = 2 \int_0^{\pi/2} (1 + \sin t)^n \sin t \cos t \, dt$.
ધારો કે $x = 1 + \sin t$,તેથી $dx = \cos t \, dt$.
જ્યારે $t = 0$,ત્યારે $x = 1$. જ્યારે $t = \pi/2$,ત્યારે $x = 2$.
આ કિંમતો સંકલનમાં મૂકતા:
$u(n) = 2 \int_1^2 x^n (x - 1) \, dx = 2 \int_1^2 (x^{n+1} - x^n) \, dx$.
સંકલન કરતા આપણને મળે છે:
$u(n) = 2 \left[ \frac{x^{n+2}}{n+2} - \frac{x^{n+1}}{n+1} \right]_1^2$.
$n = 4$ માટે:
$u(4) = 2 \left[ \frac{x^6}{6} - \frac{x^5}{5} \right]_1^2 = 2 \left( (\frac{2^6}{6} - \frac{2^5}{5}) - (\frac{1}{6} - \frac{1}{5}) \right)$.
$u(4) = 2 \left( (\frac{64}{6} - \frac{32}{5}) - (\frac{5 - 6}{30}) \right) = 2 \left( \frac{320 - 192}{30} + \frac{1}{30} \right)$.
$u(4) = 2 \left( \frac{128}{30} + \frac{1}{30} \right) = 2 \left( \frac{129}{30} \right) = \frac{129}{15}$.

(C) ધારો કે $I = \int_{-\pi}^{\frac{\pi}{2}} \sin x \cdot \sin^2(\cos x) \, dx$.
$t = \cos x$ આદેશ લેતા,$dt = -\sin x \, dx$,તેથી $\sin x \, dx = -dt$ થાય.
જ્યારે $x = -\pi$,ત્યારે $t = \cos(-\pi) = -1$.
જ્યારે $x = \frac{\pi}{2}$,ત્યારે $t = \cos(\frac{\pi}{2}) = 0$.
તેથી,$I = \int_{-1}^{0} \sin^2(t) (-dt) = \int_{0}^{-1} \sin^2(t) \, dt$.
નિત્યસમ $\sin^2(t) = \frac{1 - \cos(2t)}{2}$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = \int_{0}^{-1} \frac{1 - \cos(2t)}{2} \, dt = \frac{1}{2} \left[ t - \frac{\sin(2t)}{2} \right]_{0}^{-1}$.
$I = \frac{1}{2} \left[ (-1 - \frac{\sin(-2)}{2}) - (0 - 0) \right]$.
કારણ કે $\sin(-2) = -\sin(2)$,તેથી:
$I = \frac{1}{2} \left[ -1 + \frac{\sin(2)}{2} \right] = \frac{\sin(2) - 2}{4}$.

(D) આપેલ સમીકરણ $\int_x^1(1-t) dt = \frac{1}{2}$ છે.
સંકલનનું મૂલ્ય શોધતા: $\left[t - \frac{t^2}{2}\right]_x^1 = \frac{1}{2}$.
સીમાઓ મૂકતા: $(1 - \frac{1}{2}) - (x - \frac{x^2}{2}) = \frac{1}{2}$.
$\frac{1}{2} - x + \frac{x^2}{2} = \frac{1}{2}$.
બંને બાજુથી $\frac{1}{2}$ બાદ કરતા: $\frac{x^2}{2} - x = 0$.
$2$ વડે ગુણતા: $x^2 - 2x = 0$.
અવયવ પાડતા: $x(x - 2) = 0$.
આમ,$x = 0$ અથવા $x = 2$.
પ્રશ્નમાં $x$ ની ધન કિંમત પૂછવામાં આવી હોવાથી,$x = 2$ મળે છે.

(A) ધારો કે $I = \int_{0}^{\frac{\pi}{4}} e^{\tan^2 \theta} \sin^2 \theta \tan \theta d\theta$.
કારણ કે $\sin^2 \theta = \frac{\tan^2 \theta}{1 + \tan^2 \theta}$,તેથી $I = \int_{0}^{\frac{\pi}{4}} e^{\tan^2 \theta} \frac{\tan^3 \theta}{1 + \tan^2 \theta} d\theta$.
ધારો કે $\tan^2 \theta = u$,તો $2 \tan \theta \sec^2 \theta d\theta = du$.
કારણ કે $\sec^2 \theta = 1 + \tan^2 \theta = 1 + u$,તેથી $d\theta = \frac{du}{2 \sqrt{u} (1 + u)}$.
આ કિંમતો સંકલનમાં મૂકતા:
$I = \int_{0}^{1} e^u \frac{u^{3/2}}{1 + u} \frac{du}{2 \sqrt{u} (1 + u)} = \frac{1}{2} \int_{0}^{1} \frac{u e^u}{(1 + u)^2} du$.
ખંડશઃ સંકલનનો ઉપયોગ કરતા,$f(u) = u e^u$ અને $g'(u) = (1 + u)^{-2}$ લેતા,$f'(u) = (u+1)e^u$ અને $g(u) = -(1+u)^{-1}$ મળે.
$I = \frac{1}{2} \left[ -\frac{u e^u}{1 + u} \right]_{0}^{1} + \frac{1}{2} \int_{0}^{1} \frac{(u+1)e^u}{1+u} du$.
$I = \frac{1}{2} \left( -\frac{e}{2} + 0 \right) + \frac{1}{2} \int_{0}^{1} e^u du$.
$I = -\frac{e}{4} + \frac{1}{2} [e^u]_{0}^{1} = -\frac{e}{4} + \frac{1}{2} (e - 1) = \frac{e}{4} - \frac{1}{2} = \frac{1}{2} \left( \frac{e}{2} - 1 \right)$.

(B) ધારો કે $I = \int_0^4 \frac{x+2}{\sqrt{4x-x^2}} dx$.
પ્રથમ,અંશને ફરીથી લખો: $x+2 = \frac{1}{2}(2x-4) + 4$.
તેથી,$I = \int_0^4 \frac{\frac{1}{2}(2x-4) + 4}{\sqrt{4x-x^2}} dx = \frac{1}{2} \int_0^4 \frac{2x-4}{\sqrt{4x-x^2}} dx + 4 \int_0^4 \frac{1}{\sqrt{4-(x-2)^2}} dx$.
પ્રથમ સંકલન માટે,$u = 4x-x^2$ લો,તો $du = (4-2x) dx$,તેથી $\int \frac{2x-4}{\sqrt{4x-x^2}} dx = -2\sqrt{4x-x^2}$.
$0$ થી $4$ સુધી મૂલ્યાંકન કરતા: $[-2\sqrt{4x-x^2}]_0^4 = -2(0) - (-2(0)) = 0$.
બીજા સંકલન માટે,$\int \frac{1}{\sqrt{a^2-x^2}} dx = \sin^{-1}(\frac{x}{a})$.
તેથી,$4 \int_0^4 \frac{1}{\sqrt{2^2-(x-2)^2}} dx = 4 [\sin^{-1}(\frac{x-2}{2})]_0^4$.
$= 4 [\sin^{-1}(1) - \sin^{-1}(-1)] = 4 [\frac{\pi}{2} - (-\frac{\pi}{2})] = 4 [\pi] = 4\pi$.

(C) ધારો કે $I = \int_2^5 (\sqrt{x+2 \sqrt{x-1}} + \sqrt{x-2 \sqrt{x-1}}) dx$.
વર્ગમૂળની અંદરના પદોને પૂર્ણ વર્ગ તરીકે લખતા:
$x + 2\sqrt{x-1} = (\sqrt{x-1})^2 + 2\sqrt{x-1} + 1 = (\sqrt{x-1} + 1)^2$.
$x - 2\sqrt{x-1} = (\sqrt{x-1})^2 - 2\sqrt{x-1} + 1 = (\sqrt{x-1} - 1)^2$.
તેથી,સંકલન આ મુજબ થશે:
$I = \int_2^5 (\sqrt{(\sqrt{x-1} + 1)^2} + \sqrt{(\sqrt{x-1} - 1)^2}) dx$.
અહીં $x \in [2, 5]$ હોવાથી,$\sqrt{x-1} \ge 1$,તેથી $\sqrt{x-1} - 1 \ge 0$.
$I = \int_2^5 (\sqrt{x-1} + 1 + \sqrt{x-1} - 1) dx = \int_2^5 2\sqrt{x-1} dx$.
$I = 2 \int_2^5 (x-1)^{1/2} dx = 2 \left[ \frac{(x-1)^{3/2}}{3/2} \right]_2^5 = 2 \times \frac{2}{3} [(x-1)^{3/2}]_2^5$.
$I = \frac{4}{3} [(5-1)^{3/2} - (2-1)^{3/2}] = \frac{4}{3} [4^{3/2} - 1^{3/2}] = \frac{4}{3} [8 - 1] = \frac{4}{3} \times 7 = \frac{28}{3}$.

(D) ધારો કે $I = \int_a^b \frac{dx}{\sqrt{(x-a)(b-x)}}$.
છેદનું વિસ્તરણ કરતા: $(x-a)(b-x) = -x^2 + (a+b)x - ab$.
પૂર્ણવર્ગ બનાવતા: $-[x^2 - (a+b)x + ab] = -[x^2 - (a+b)x + (\frac{a+b}{2})^2 - (\frac{a+b}{2})^2 + ab] = -[(x - \frac{a+b}{2})^2 - (\frac{b-a}{2})^2] = (\frac{b-a}{2})^2 - (x - \frac{a+b}{2})^2$.
આમ,$I = \int_a^b \frac{dx}{\sqrt{(\frac{b-a}{2})^2 - (x - \frac{a+b}{2})^2}}$.
પ્રમાણિત સંકલન $\int \frac{dx}{\sqrt{A^2 - u^2}} = \sin^{-1}(\frac{u}{A}) + C$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = [\sin^{-1}(\frac{x - \frac{a+b}{2}}{\frac{b-a}{2}})]_a^b$.
સીમાઓ મૂકતા:
ઉપરની સીમા $(x=b)$: $\sin^{-1}(\frac{b - \frac{a+b}{2}}{\frac{b-a}{2}}) = \sin^{-1}(\frac{\frac{b-a}{2}}{\frac{b-a}{2}}) = \sin^{-1}(1) = \frac{\pi}{2}$.
નીચેની સીમા $(x=a)$: $\sin^{-1}(\frac{a - \frac{a+b}{2}}{\frac{b-a}{2}}) = \sin^{-1}(\frac{\frac{a-b}{2}}{\frac{b-a}{2}}) = \sin^{-1}(-1) = -\frac{\pi}{2}$.
તેથી,$I = \frac{\pi}{2} - (-\frac{\pi}{2}) = \pi$.

(C) ધારો કે $I = \int_0^1 \sin ^{-1}\left(\frac{2 x}{1+x^2}\right) d x$.
$x = \tan \theta$ આદેશ લેતા,$dx = \sec^2 \theta d\theta$ મળે.
જ્યારે $x = 0, \theta = 0$ અને જ્યારે $x = 1, \theta = \frac{\pi}{4}$ થાય.
$0 \le \theta \le \frac{\pi}{4}$ માટે $\sin^{-1}(\sin 2\theta) = 2\theta$ નિત્યસમનો ઉપયોગ કરતા:
$I = \int_0^{\frac{\pi}{4}} 2\theta \sec^2 \theta d\theta = 2 \int_0^{\frac{\pi}{4}} \theta \sec^2 \theta d\theta$.
ખંડશઃ સંકલન (Integration by parts) નો ઉપયોગ કરતા: $\int u dv = uv - \int v du$,જ્યાં $u = \theta$ અને $dv = \sec^2 \theta d\theta$.
$I = 2 [\theta \tan \theta - \int \tan \theta d\theta]_0^{\frac{\pi}{4}} = 2 [\theta \tan \theta - \log |\sec \theta|]_0^{\frac{\pi}{4}}$.
$I = 2 [(\frac{\pi}{4} \tan \frac{\pi}{4} - \log \sec \frac{\pi}{4}) - (0 - \log \sec 0)]$.
$I = 2 [\frac{\pi}{4}(1) - \log \sqrt{2} - 0] = 2 [\frac{\pi}{4} - \frac{1}{2} \log 2] = \frac{\pi}{2} - \log 2$.

(D) ધારો કે $I = \int_0^{\pi/4} (\tan^2 x - \tan^4 x) dx$.
આપણે સંકલ્યને આ રીતે અવયવ પાડી શકીએ:
$\tan^2 x - \tan^4 x = \tan^2 x (1 - \tan^2 x)$.
નિત્યસમ $\tan^2 x = \sec^2 x - 1$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = \int_0^{\pi/4} (\sec^2 x - 1)(1 - (\sec^2 x - 1)) dx = \int_0^{\pi/4} (\sec^2 x - 1)(2 - \sec^2 x) dx$.
ગુણાકારનું વિસ્તરણ કરતા:
$I = \int_0^{\pi/4} (2\sec^2 x - \sec^4 x - 2 + \sec^2 x) dx = \int_0^{\pi/4} (3\sec^2 x - \sec^4 x - 2) dx$.
$\sec^4 x = \sec^2 x (1 + \tan^2 x)$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = \int_0^{\pi/4} (3\sec^2 x - \sec^2 x(1 + \tan^2 x) - 2) dx = \int_0^{\pi/4} (2\sec^2 x - \sec^2 x \tan^2 x - 2) dx$.
દરેક પદનું સંકલન કરતા:
$I = [2\tan x - \frac{\tan^3 x}{3} - 2x]_0^{\pi/4}$.
સીમાઓ મૂકતા:
$I = (2(1) - \frac{1^3}{3} - 2(\frac{\pi}{4})) - (0) = 2 - \frac{1}{3} - \frac{\pi}{2} = \frac{5}{3} - \frac{\pi}{2}$.

(D) $(i)$ ધારો કે $I_1 = \int_0^{\pi / 2} \sin ^m x \cos x d x$.
$\sin x = t$ આદેશ લેતા,$\cos x d x = d t$ મળે.
જ્યારે $x = 0, t = 0$ અને જ્યારે $x = \pi / 2, t = 1$.
$I_1 = \int_0^1 t^m d t = \left[ \frac{t^{m+1}}{m+1} \right]_0^1 = \frac{1}{m+1} (1^{m+1} - 0^{m+1}) = \frac{1}{m+1}$.
આમ,વિધાન $(i)$ સાચું છે.
(ii) ધારો કે $I_2 = \int_0^{\pi / 2} \sin x \cos ^n x d x$.
$\cos x = t$ આદેશ લેતા,$-\sin x d x = d t$,એટલે કે $\sin x d x = -d t$ મળે.
જ્યારે $x = 0, t = 1$ અને જ્યારે $x = \pi / 2, t = 0$.
$I_2 = \int_1^0 t^n (-d t) = \int_0^1 t^n d t = \left[ \frac{t^{n+1}}{n+1} \right]_0^1 = \frac{1}{n+1} (1^{n+1} - 0^{n+1}) = \frac{1}{n+1}$.
આમ,વિધાન (ii) સાચું છે.
તેથી,$(i)$ અને (ii) બંને સાચા છે.

(D) ધારો કે $I = \int_{e^{-1}}^{e^2} \left| \frac{\log x}{x} \right| dx$.
કારણ કે $x \in [e^{-1}, 1)$ માટે $\log x < 0$ અને $x \in [1, e^2]$ માટે $\log x \ge 0$ છે,તેથી આપણે સંકલનને વિભાજિત કરીએ છીએ:
$I = \int_{e^{-1}}^{1} \left( -\frac{\log x}{x} \right) dx + \int_{1}^{e^2} \left( \frac{\log x}{x} \right) dx$.
$t = \log x$ આદેશ લેતા,$dt = \frac{dx}{x}$ મળે.
જ્યારે $x = e^{-1}, t = -1$. જ્યારે $x = 1, t = 0$. જ્યારે $x = e^2, t = 2$.
$I = -\int_{-1}^{0} t dt + \int_{0}^{2} t dt$.
$I = -\left[ \frac{t^2}{2} \right]_{-1}^{0} + \left[ \frac{t^2}{2} \right]_{0}^{2}$.
$I = -\left( 0 - \frac{(-1)^2}{2} \right) + \left( \frac{2^2}{2} - 0 \right)$.
$I = -\left( -\frac{1}{2} \right) + \frac{4}{2} = \frac{1}{2} + 2 = \frac{5}{2}$.
આમ,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(A) આપણે સંકલન $I = \int_{-2}^3 |1-x^2| dx$ ની કિંમત શોધવાની છે.
માનાંકની અંદરનું પદ $1-x^2$,$x = -1$ અને $x = 1$ આગળ ચિહ્ન બદલે છે.
આપણે સંકલનને ત્રણ અંતરાલોમાં વિભાજિત કરીએ છીએ: $[-2, -1]$,$[-1, 1]$,અને $[1, 3]$.
$[-2, -1]$ માં,$1-x^2 \le 0$,તેથી $|1-x^2| = x^2-1$.
$[-1, 1]$ માં,$1-x^2 \ge 0$,તેથી $|1-x^2| = 1-x^2$.
$[1, 3]$ માં,$1-x^2 \le 0$,તેથી $|1-x^2| = x^2-1$.
તેથી,$I = \int_{-2}^{-1} (x^2-1) dx + \int_{-1}^1 (1-x^2) dx + \int_{1}^3 (x^2-1) dx$.
દરેક ભાગની ગણતરી કરતા:
$\int_{-2}^{-1} (x^2-1) dx = [\frac{x^3}{3} - x]_{-2}^{-1} = (-\frac{1}{3} + 1) - (-\frac{8}{3} + 2) = \frac{2}{3} - (-\frac{2}{3}) = \frac{4}{3}$.
$\int_{-1}^1 (1-x^2) dx = [x - \frac{x^3}{3}]_{-1}^1 = (1 - \frac{1}{3}) - (-1 + \frac{1}{3}) = \frac{2}{3} - (-\frac{2}{3}) = \frac{4}{3}$.
$\int_{1}^3 (x^2-1) dx = [\frac{x^3}{3} - x]_1^3 = (9 - 3) - (\frac{1}{3} - 1) = 6 - (-\frac{2}{3}) = \frac{20}{3}$.
આ કિંમતોનો સરવાળો કરતા: $I = \frac{4}{3} + \frac{4}{3} + \frac{20}{3} = \frac{28}{3}$.

(B) ધારો કે $I = \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \sin(x-[x]) \, dx$.
અહીં $[x]$ એ મહત્તમ પૂર્ણાંક વિધેય હોવાથી,આપણે $-\frac{\pi}{2} \approx -1.57$ અને $\frac{\pi}{2} \approx 1.57$ ની વચ્ચેના પૂર્ણાંક બિંદુઓ પર સંકલનનું વિભાજન કરીશું.
પૂર્ણાંક બિંદુઓ $-1, 0, 1$ છે.
$I = \int_{-\pi/2}^{-1} \sin(x+2) \, dx + \int_{-1}^{0} \sin(x+1) \, dx + \int_{0}^{1} \sin(x) \, dx + \int_{1}^{\pi/2} \sin(x-1) \, dx$.
દરેક સંકલનનું મૂલ્ય શોધતા:
$1$. $[-\cos(x+2)]_{-\pi/2}^{-1} = -\cos 1 + \sin 2$.
$2$. $[-\cos(x+1)]_{-1}^{0} = 1 - \cos 1$.
$3$. $[-\cos x]_{0}^{1} = 1 - \cos 1$.
$4$. $[-\cos(x-1)]_{1}^{\pi/2} = 1 - \sin 1$.
સરવાળો કરતા: $I = 3 - 3\cos 1 + \sin 2 - \sin 1$.

(A) આપણે $I = \int_{-1}^1 (f(x) - g(x)) \, dx = \int_{-1}^1 f(x) \, dx - \int_{-1}^1 g(x) \, dx$ ની ગણતરી કરવાની છે.
પ્રથમ,$f(x) = \operatorname{Max}\{x^3-4, x^4-4\}$ ધ્યાનમાં લો. $x \in [-1, 0]$ માટે $x^4 \ge x^3$ અને $x \in [0, 1]$ માટે $x^4 \le x^3$ હોવાથી,$f(x) = x^4-4$ ($x \in [-1, 0]$ માટે) અને $f(x) = x^3-4$ ($x \in [0, 1]$ માટે) થાય.
$\int_{-1}^1 f(x) \, dx = \int_{-1}^0 (x^4-4) \, dx + \int_0^1 (x^3-4) \, dx = [\frac{x^5}{5} - 4x]_{-1}^0 + [\frac{x^4}{4} - 4x]_0^1 = -\frac{19}{5} - \frac{15}{4} = -\frac{151}{20}$.
હવે,$g(x) = \operatorname{Min}\{x^2, x^3\}$ માટે,$x \in [-1, 0]$ માટે $g(x) = x^3$ અને $x \in [0, 1]$ માટે $g(x) = x^2$ થાય.
$\int_{-1}^1 g(x) \, dx = \int_{-1}^0 x^3 \, dx + \int_0^1 x^2 \, dx = [\frac{x^4}{4}]_{-1}^0 + [\frac{x^3}{3}]_0^1 = -\frac{1}{4} + \frac{1}{3} = \frac{1}{12}$.
અંતે,$I = -\frac{151}{20} - \frac{1}{12} = -\frac{229}{30}$.

(A) સંકલન $I = \int_0^1 \frac{x^4+1}{x^6+1} dx$ ની ગણતરી કરવા માટે,આપણે છેદને $x^6+1 = (x^2+1)(x^4-x^2+1)$ તરીકે અવયવ પાડી શકીએ છીએ.
વધુ અસરકારક રીત એ છે કે અંશ અને છેદને વિભાજિત કરીએ.
આપણે $x^4+1 = (x^4-x^2+1) + x^2$ લખી શકીએ.
તેથી $I = \int_0^1 \frac{x^4-x^2+1}{x^6+1} dx + \int_0^1 \frac{x^2}{x^6+1} dx$.
$I = \int_0^1 \frac{1}{x^2+1} dx + \int_0^1 \frac{x^2}{(x^3)^2+1} dx$.
પ્રથમ ભાગ માટે,$\int_0^1 \frac{1}{x^2+1} dx = [\tan^{-1}(x)]_0^1 = \tan^{-1}(1) - \tan^{-1}(0) = \frac{\pi}{4}$.
બીજા ભાગ માટે,ધારો કે $u = x^3$,તો $du = 3x^2 dx$,તેથી $x^2 dx = \frac{du}{3}$.
જ્યારે $x=0, u=0$ અને જ્યારે $x=1, u=1$.
તેથી,$\int_0^1 \frac{x^2}{(x^3)^2+1} dx = \frac{1}{3} \int_0^1 \frac{1}{u^2+1} du = \frac{1}{3} [\tan^{-1}(u)]_0^1 = \frac{1}{3} (\frac{\pi}{4} - 0) = \frac{\pi}{12}$.
બંને ભાગોનો સરવાળો કરતા,$I = \frac{\pi}{4} + \frac{\pi}{12} = \frac{3\pi + \pi}{12} = \frac{4\pi}{12} = \frac{\pi}{3}$.

(C) આ સંકલન $x = -3$ થી $x = 3$ સુધીના વક્ર $y = |2-x|$ હેઠળના ક્ષેત્રફળને દર્શાવે છે.
આપણે સંકલનને તે બિંદુએ વિભાજિત કરી શકીએ છીએ જ્યાં માનાંકની અંદરની અભિવ્યક્તિ શૂન્ય થાય છે,જે $x = 2$ છે.
$\int_{-3}^3 |2-x| dx = \int_{-3}^2 (2-x) dx + \int_{2}^3 (x-2) dx$
પ્રથમ ભાગની ગણતરી: $\int_{-3}^2 (2-x) dx = [2x - \frac{x^2}{2}]_{-3}^2 = (4 - 2) - (-6 - \frac{9}{2}) = 2 - (-10.5) = 12.5$.
બીજા ભાગની ગણતરી: $\int_{2}^3 (x-2) dx = [\frac{x^2}{2} - 2x]_{2}^3 = (4.5 - 6) - (2 - 4) = -1.5 - (-2) = 0.5$.
બંને ભાગોનો સરવાળો: $12.5 + 0.5 = 13$.
વૈકલ્પિક રીતે,આલેખ પરથી ભૌમિતિક અર્થઘટનનો ઉપયોગ કરતા,ક્ષેત્રફળ બે કાટકોણ ત્રિકોણનો બનેલો છે:
ત્રિકોણ $1$ (પાયો $-3$ થી $2$,$x=-3$ પર ઊંચાઈ $|2-(-3)|=5$ છે): ક્ષેત્રફળ $= \frac{1}{2} \times 5 \times 5 = 12.5$.
ત્રિકોણ $2$ (પાયો $2$ થી $3$,$x=3$ પર ઊંચાઈ $|2-3|=1$ છે): ક્ષેત્રફળ $= \frac{1}{2} \times 1 \times 1 = 0.5$.
કુલ ક્ષેત્રફળ $= 12.5 + 0.5 = 13$.

(D) ધારો કે $I = \int_0^5 [x] \, dx$.
કારણ કે $[x]$ એ મહત્તમ પૂર્ણાંક વિધેય છે,તે દરેક પૂર્ણાંક બિંદુ પર તેનું મૂલ્ય બદલે છે.
આપણે સંકલનને નીચે મુજબ વિભાજિત કરી શકીએ છીએ:
$I = \int_0^1 [x] \, dx + \int_1^2 [x] \, dx + \int_2^3 [x] \, dx + \int_3^4 [x] \, dx + \int_4^5 [x] \, dx$
$I = \int_0^1 0 \, dx + \int_1^2 1 \, dx + \int_2^3 2 \, dx + \int_3^4 3 \, dx + \int_4^5 4 \, dx$
$I = 0(1-0) + 1(2-1) + 2(3-2) + 3(4-3) + 4(5-4)$
$I = 0 + 1 + 2 + 3 + 4 = 10$.

(C) આપણે સંકલન $I = \int_{1}^{5} (|x-3| + |1-x|) dx$ ની કિંમત શોધવાની છે.
અહીં $x$ ની સીમા $1$ થી $5$ છે,તેથી $|1-x| = x-1$ થાય કારણ કે $x \ge 1$.
હવે,$|x-3|$ ના કારણે આપણે સંકલનને $x=3$ આગળ વિભાજિત કરીશું:
$1 \le x < 3$ માટે,$|x-3| = 3-x$.
$3 \le x \le 5$ માટે,$|x-3| = x-3$.
તેથી,$I = \int_{1}^{3} (3-x + x-1) dx + \int_{3}^{5} (x-3 + x-1) dx$.
$I = \int_{1}^{3} 2 dx + \int_{3}^{5} (2x-4) dx$.
$I = [2x]_{1}^{3} + [x^2-4x]_{3}^{5}$.
$I = (6-2) + ((25-20) - (9-12))$.
$I = 4 + (5 - (-3)) = 4 + 8 = 12$.

(B) ધારો કે $I = \int_0^1 (\sqrt{10})^{2x} dx$.
કારણ કે $(\sqrt{10})^{2x} = (10^{1/2})^{2x} = 10^x$,તેથી સંકલન નીચે મુજબ થશે:
$I = \int_0^1 10^x dx$.
પ્રમાણિત સંકલન સૂત્ર $\int a^x dx = \frac{a^x}{\ln a} + C$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = \left[ \frac{10^x}{\ln 10} \right]_0^1$.
સીમાઓ મૂકતા:
$I = \frac{10^1}{\ln 10} - \frac{10^0}{\ln 10} = \frac{10}{\ln 10} - \frac{1}{\ln 10} = \frac{9}{\ln 10}$.

(A) $\int_0^2 f(x) \, dx$ ની કિંમત શોધવા માટે,આપણે $f(x)$ ની વ્યાખ્યા મુજબ અંતરાલ $[0, 2]$ ને $x = 1$ પર વિભાજિત કરીએ છીએ.
$\int_0^2 f(x) \, dx = \int_0^1 x^2 \, dx + \int_1^2 \sqrt{x} \, dx$
પ્રથમ ભાગનું મૂલ્યાંકન: $\int_0^1 x^2 \, dx = \left[ \frac{x^3}{3} \right]_0^1 = \frac{1}{3} - 0 = \frac{1}{3}$
બીજા ભાગનું મૂલ્યાંકન: $\int_1^2 x^{1/2} \, dx = \left[ \frac{x^{3/2}}{3/2} \right]_1^2 = \left[ \frac{2}{3} x^{3/2} \right]_1^2 = \frac{2}{3} (2^{3/2} - 1^{3/2}) = \frac{2}{3} (2\sqrt{2} - 1)$
બંને ભાગોનો સરવાળો કરતા: $\frac{1}{3} + \frac{2}{3}(2\sqrt{2} - 1) = \frac{1 + 4\sqrt{2} - 2}{3} = \frac{4\sqrt{2} - 1}{3}$

(D) ધારો કે $I = \int_0^\pi \frac{\cos x}{\sqrt{1-\sin^2 x}} dx$.
આપણે જાણીએ છીએ કે $\sqrt{1-\sin^2 x} = |\cos x|$,તેથી સંકલન $I = \int_0^\pi \frac{\cos x}{|\cos x|} dx$ બને છે.
આપણે જાણીએ છીએ કે $x \in [0, \pi/2)$ માટે $\cos x > 0$ અને $x \in (\pi/2, \pi]$ માટે $\cos x < 0$ છે.
તેથી,આપણે સંકલનને $x = \pi/2$ પર વિભાજિત કરીએ છીએ:
$I = \int_0^{\pi/2} \frac{\cos x}{\cos x} dx + \int_{\pi/2}^\pi \frac{\cos x}{-\cos x} dx$.
$I = \int_0^{\pi/2} 1 dx - \int_{\pi/2}^\pi 1 dx$.
$I = [x]_0^{\pi/2} - [x]_{\pi/2}^\pi$.
$I = (\pi/2 - 0) - (\pi - \pi/2) = \pi/2 - \pi/2 = 0$.

(A) ધારો કે $f(x) = \sqrt{3+x+x^2}$. કારણ કે $f(x)$ એ $[1, 3]$ પર વધતું વિધેય છે,તેથી તમામ $x \in [1, 3]$ માટે $f(1) \le f(x) \le f(3)$ થાય.
$f(1) = \sqrt{3+1+1} = \sqrt{5}$.
$f(3) = \sqrt{3+3+9} = \sqrt{15}$.
નિશ્ચિત સંકલનના ગુણધર્મ મુજબ,$\int_a^b f(x) dx \le (b-a) \times \max(f(x))$ અને $\int_a^b f(x) dx \ge (b-a) \times \min(f(x))$.
અહીં,$a=1, b=3$,તેથી $b-a = 2$.
આમ,$2 \times \sqrt{5} \le I \le 2 \times \sqrt{15}$.
તેથી,$I \in [2 \sqrt{5}, 2 \sqrt{15}]$.
આપેલા વિકલ્પો સાથે સરખાવતા,સાચો અંતરાલ $(2 \sqrt{5}, 2 \sqrt{15})$ છે.

(A) આપેલ છે કે,$\int_n^{n+1} g(x) dx = n^2, \forall n \in Z$.
આપણે $\int_{-3}^3 g(x) dx$ ની કિંમત શોધવાની છે.
નિશ્ચિત સંકલનના સરવાળાના ગુણધર્મનો ઉપયોગ કરતા,આપણે લખી શકીએ:
$\int_{-3}^3 g(x) dx = \int_{-3}^{-2} g(x) dx + \int_{-2}^{-1} g(x) dx + \int_{-1}^0 g(x) dx + \int_0^1 g(x) dx + \int_1^2 g(x) dx + \int_2^3 g(x) dx$.
દરેક અંતરાલ માટે આપેલી કિંમતો મૂકતા:
$n = -3$ માટે: $\int_{-3}^{-2} g(x) dx = (-3)^2 = 9$.
$n = -2$ માટે: $\int_{-2}^{-1} g(x) dx = (-2)^2 = 4$.
$n = -1$ માટે: $\int_{-1}^0 g(x) dx = (-1)^2 = 1$.
$n = 0$ માટે: $\int_0^1 g(x) dx = (0)^2 = 0$.
$n = 1$ માટે: $\int_1^2 g(x) dx = (1)^2 = 1$.
$n = 2$ માટે: $\int_2^3 g(x) dx = (2)^2 = 4$.
આ કિંમતોનો સરવાળો કરતા:
$\int_{-3}^3 g(x) dx = 9 + 4 + 1 + 0 + 1 + 4 = 19$.

(D) આપણે સંકલન $\int_{\sqrt{3}}^{\sqrt{18}}[x] \, dx$ ને અંતરાલના ભાગ પાડીને ઉકેલીએ છીએ જ્યાં $[x]$ ની કિંમત બદલાય છે:
$\int_{\sqrt{3}}^{\sqrt{18}}[x] \, dx = \int_{\sqrt{3}}^{2}[x] \, dx + \int_{2}^{3}[x] \, dx + \int_{3}^{4}[x] \, dx + \int_{4}^{\sqrt{18}}[x] \, dx$
કારણ કે $\sqrt{3} \approx 1.732$ અને $\sqrt{18} = 3\sqrt{2} \approx 4.242$ છે,તેથી:
$\int_{\sqrt{3}}^{2} 1 \, dx + \int_{2}^{3} 2 \, dx + \int_{3}^{4} 3 \, dx + \int_{4}^{3\sqrt{2}} 4 \, dx$
$= (2 - \sqrt{3}) + 2(3 - 2) + 3(4 - 3) + 4(3\sqrt{2} - 4)$
$= 2 - \sqrt{3} + 2 + 3 + 12\sqrt{2} - 16$
$= (2 + 2 + 3 - 16) + 12\sqrt{2} - \sqrt{3}$
$= -9 + 12\sqrt{2} - \sqrt{3}$
આને $a + b\sqrt{2} + c\sqrt{3}$ સાથે સરખાવતા,આપણને $a = -9$,$b = 12$,અને $c = -1$ મળે છે.
તેથી,$a + b + c = -9 + 12 - 1 = 2$.

(C) ધારો કે $I = \int_0^\pi \left(\cos^2 \left(\frac{3\pi}{8} - \frac{x}{4}\right) - \cos^2 \left(\frac{11\pi}{8} + \frac{x}{4}\right)\right) dx$.
નિત્યસમ $\cos^2 A - \cos^2 B = \sin(B-A) \sin(B+A)$ નો ઉપયોગ કરતા:
$A = \frac{3\pi}{8} - \frac{x}{4}$ અને $B = \frac{11\pi}{8} + \frac{x}{4}$.
$B - A = \left(\frac{11\pi}{8} + \frac{x}{4}\right) - \left(\frac{3\pi}{8} - \frac{x}{4}\right) = \frac{8\pi}{8} + \frac{2x}{4} = \pi + \frac{x}{2}$.
$B + A = \left(\frac{11\pi}{8} + \frac{x}{4}\right) + \left(\frac{3\pi}{8} - \frac{x}{4}\right) = \frac{14\pi}{8} = \frac{7\pi}{4}$.
આમ,સંકલ્ય $\sin(\pi + \frac{x}{2}) \sin(\frac{7\pi}{4}) = (-\sin \frac{x}{2}) \cdot (-\frac{1}{\sqrt{2}}) = \frac{1}{\sqrt{2}} \sin \frac{x}{2}$ બને છે.
$I = \int_0^\pi \frac{1}{\sqrt{2}} \sin \frac{x}{2} dx = \frac{1}{\sqrt{2}} \left[ -2 \cos \frac{x}{2} \right]_0^\pi$.
$I = \frac{-2}{\sqrt{2}} (\cos \frac{\pi}{2} - \cos 0) = -\sqrt{2} (0 - 1) = \sqrt{2}$.

(C) ધારો કે $I = \int_0^{\pi^2 / 4} (2 \sin \sqrt{x} + \sqrt{x} \cos \sqrt{x}) \, dx$.
$t = \sqrt{x}$ આદેશ લેતા,$x = t^2$ અને $dx = 2t \, dt$ મળે.
જ્યારે $x = 0$,ત્યારે $t = 0$ અને જ્યારે $x = \frac{\pi^2}{4}$,ત્યારે $t = \frac{\pi}{2}$.
આ કિંમતો સંકલનમાં મૂકતા:
$I = \int_0^{\pi/2} (2 \sin t + t \cos t) (2t) \, dt = \int_0^{\pi/2} (4t \sin t + 2t^2 \cos t) \, dt$.
બીજા પદ $\int 2t^2 \cos t \, dt$ માટે ખંડશઃ સંકલનનો ઉપયોગ કરતા:
$u = 2t^2$ અને $dv = \cos t \, dt$ લેતા,$du = 4t \, dt$ અને $v = \sin t$ મળે.
$\int 2t^2 \cos t \, dt = 2t^2 \sin t - \int 4t \sin t \, dt$.
આ કિંમત $I$ માં મૂકતા:
$I = \int_0^{\pi/2} 4t \sin t \, dt + [2t^2 \sin t]_0^{\pi/2} - \int_0^{\pi/2} 4t \sin t \, dt$.
$I = [2t^2 \sin t]_0^{\pi/2} = 2(\frac{\pi}{2})^2 \sin(\frac{\pi}{2}) - 0 = 2(\frac{\pi^2}{4})(1) = \frac{\pi^2}{2}$.

(C) ધારો કે $I = \int_{-\pi / 4}^{\pi / 4} \frac{1}{\cos^8 x} \, dx = \int_{-\pi / 4}^{\pi / 4} (\sec^2 x)^3 \sec^2 x \, dx$.
કારણ કે વિધેય યુગ્મ છે,$I = 2 \int_{0}^{\pi / 4} (1 + \tan^2 x)^3 \sec^2 x \, dx$.
ધારો કે $\tan x = t$,તેથી $\sec^2 x \, dx = dt$.
જ્યારે $x = 0, t = 0$ અને જ્યારે $x = \pi / 4, t = 1$.
$I = 2 \int_{0}^{1} (1 + t^2)^3 \, dt = 2 \int_{0}^{1} (1 + 3t^2 + 3t^4 + t^6) \, dt$.
$I = 2 \left[ t + t^3 + \frac{3t^5}{5} + \frac{t^7}{7} \right]_{0}^{1} = 2 \left( 1 + 1 + \frac{3}{5} + \frac{1}{7} \right)$.
$I = 2 \left( 2 + \frac{21 + 5}{35} \right) = 2 \left( 2 + \frac{26}{35} \right) = 2 \left( \frac{70 + 26}{35} \right) = 2 \left( \frac{96}{35} \right) = \frac{192}{35}$.

(D) આપણે જાણીએ છીએ કે $y > 0$ માટે,$\tan ^{-1}(y) + \tan ^{-1}(1/y) = \frac{\pi}{2}$ થાય છે.
ધારો કે $y = \frac{x}{x^2+1}$. અહીં $x \in [1, 2]$ હોવાથી,$y > 0$ છે.
તેથી,સંકલ્ય (integrand) નીચે મુજબ સરળ બને છે:
$\tan ^{-1}\left(\frac{x}{x^2+1}\right) + \tan ^{-1}\left(\frac{x^2+1}{x}\right) = \frac{\pi}{2}$.
હવે,સંકલનનું મૂલ્ય શોધીએ:
$I = \int_1^2 \frac{\pi}{2} d x$
$I = \frac{\pi}{2} [x]_1^2$
$I = \frac{\pi}{2} (2 - 1) = \frac{\pi}{2}$.

(A) $\int_{0}^{2} x e^{x} dx$ નું મૂલ્ય શોધવા માટે,આપણે ખંડશઃ સંકલન (integration by parts) ની રીતનો ઉપયોગ કરીએ છીએ: $\int u dv = uv - \int v du$.
ધારો કે $u = x$ અને $dv = e^{x} dx$. તેથી $du = dx$ અને $v = e^{x}$ મળે.
સૂત્રનો ઉપયોગ કરતા: $\int x e^{x} dx = x e^{x} - \int e^{x} dx = x e^{x} - e^{x}$.
હવે,$0$ થી $2$ ની સીમાઓ લાગુ કરતા:
$\left[ x e^{x} - e^{x} \right]_{0}^{2} = (2 e^{2} - e^{2}) - (0 \cdot e^{0} - e^{0})$.
$= (e^{2}) - (0 - 1) = e^{2} + 1$.

(C) આપણને સંકલન $I = \int_{-1}^1 \frac{|x|}{x} \, dx$ આપેલ છે.
સૌ પ્રથમ,આપણે વિધેય $f(x) = \frac{|x|}{x}$ ને વ્યાખ્યાયિત કરીએ.
માનાંક વિધેયની વ્યાખ્યા મુજબ:
$f(x) = \begin{cases} -\frac{x}{x} = -1, & x < 0 \\ \frac{x}{x} = 1, & x > 0 \end{cases}$
વિધેય $x = 0$ આગળ અસતત હોવાથી,આપણે સંકલનને $x = 0$ આગળ વિભાજિત કરીશું:
$I = \int_{-1}^0 (-1) \, dx + \int_0^1 (1) \, dx$
સંકલનનું મૂલ્ય શોધતા:
$I = [-x]_{-1}^0 + [x]_0^1$
$I = (-(0) - (-(-1))) + (1 - 0)$
$I = (-1) + 1 = 0$
આમ,સંકલનનું મૂલ્ય $0$ છે.

(A) આપેલ છે કે,$\int_a^b x^3 dx = 0$ અને $\int_a^b x^2 dx = \frac{2}{3}$.
પ્રથમ,સંકલન $\int_a^b x^3 dx = 0$ ની ગણતરી કરીએ:
$\left[\frac{x^4}{4}\right]_a^b = 0 \Rightarrow \frac{b^4 - a^4}{4} = 0 \Rightarrow b^4 = a^4$.
આ સૂચવે છે કે $b = a$ અથવા $b = -a$. કારણ કે $a$ અને $b$ એ સંકલનની સીમાઓ છે,આપણે ધારીએ છીએ કે $a \neq b$,તેથી $b = -a$.
હવે,સંકલન $\int_a^b x^2 dx = \frac{2}{3}$ ની ગણતરી કરીએ:
$\left[\frac{x^3}{3}\right]_a^b = \frac{2}{3} \Rightarrow \frac{b^3 - a^3}{3} = \frac{2}{3} \Rightarrow b^3 - a^3 = 2$.
સમીકરણમાં $b = -a$ મૂકતા:
$(-a)^3 - a^3 = 2 \Rightarrow -a^3 - a^3 = 2 \Rightarrow -2a^3 = 2$.
$a^3 = -1 \Rightarrow a = -1$.
કારણ કે $b = -a$,તેથી $b = -(-1) = 1$.
આમ,$a = -1$ અને $b = 1$ મળે છે.

(A) ધારો કે $I = \int_0^{\pi / 4} \frac{d x}{\cos ^3 x \sqrt{2 \sin 2 x}}$.
નિત્યસમ $\sin 2x = 2 \sin x \cos x$ નો ઉપયોગ કરતા,આપણને મળે છે:
$I = \int_0^{\pi / 4} \frac{d x}{\cos ^3 x \sqrt{4 \sin x \cos x}} = \int_0^{\pi / 4} \frac{d x}{2 \cos ^4 x \sqrt{\tan x}}$.
$I = \frac{1}{2} \int_0^{\pi / 4} \frac{\sec^2 x (1 + \tan^2 x)}{\sqrt{\tan x}} d x$.
ધારો કે $\tan x = t^2$,તેથી $\sec^2 x d x = 2t dt$.
જ્યારે $x = 0, t = 0$ અને જ્યારે $x = \frac{\pi}{4}, t = 1$.
આ કિંમતો સંકલનમાં મૂકતા:
$I = \frac{1}{2} \int_0^1 \frac{(1 + t^4) \cdot 2t dt}{t} = \int_0^1 (1 + t^4) dt$.
$I = [t + \frac{t^5}{5}]_0^1 = 1 + \frac{1}{5} = \frac{6}{5}$.

(C) આપણે જાણીએ છીએ કે નિરપેક્ષ મૂલ્ય વિધેય $|x|$ આ રીતે વ્યાખ્યાયિત છે:
$|x| = \begin{cases} -x, & x < 0 \\ x, & x \ge 0 \end{cases}$
તેથી,સંકલનને $x = 0$ આગળ વિભાજિત કરી શકાય:
$I = \int_{-1}^2 |x| \, dx = \int_{-1}^0 (-x) \, dx + \int_0^2 (x) \, dx$
પ્રથમ ભાગનું મૂલ્યાંકન:
$\int_{-1}^0 (-x) \, dx = \left[ -\frac{x^2}{2} \right]_{-1}^0 = 0 - \left( -\frac{(-1)^2}{2} \right) = 0 - (-\frac{1}{2}) = \frac{1}{2}$
બીજા ભાગનું મૂલ્યાંકન:
$\int_0^2 (x) \, dx = \left[ \frac{x^2}{2} \right]_0^2 = \frac{2^2}{2} - 0 = \frac{4}{2} = 2$
બંને ભાગનો સરવાળો:
$I = \frac{1}{2} + 2 = \frac{1+4}{2} = \frac{5}{2}$

(C) ધારો કે $I = \int_0^3 |x^2 - 3x + 2| dx$.
કારણ કે $x^2 - 3x + 2 = (x - 1)(x - 2)$,માનાંકની અંદરની પદાવલિ $x = 1$ અને $x = 2$ આગળ ચિહ્ન બદલે છે.
$x \in [0, 1]$ માટે,$x^2 - 3x + 2 \ge 0$.
$x \in (1, 2)$ માટે,$x^2 - 3x + 2 < 0$.
$x \in [2, 3]$ માટે,$x^2 - 3x + 2 \ge 0$.
આમ,$I = \int_0^1 (x^2 - 3x + 2) dx - \int_1^2 (x^2 - 3x + 2) dx + \int_2^3 (x^2 - 3x + 2) dx$.
સંકલન $\int (x^2 - 3x + 2) dx = \frac{x^3}{3} - \frac{3x^2}{2} + 2x + C$ મેળવતા.
$I = [\frac{x^3}{3} - \frac{3x^2}{2} + 2x]_0^1 - [\frac{x^3}{3} - \frac{3x^2}{2} + 2x]_1^2 + [\frac{x^3}{3} - \frac{3x^2}{2} + 2x]_2^3$.
$I = (\frac{1}{3} - \frac{3}{2} + 2) - [(\frac{8}{3} - 6 + 4) - (\frac{1}{3} - \frac{3}{2} + 2)] + [(\frac{27}{3} - \frac{27}{2} + 6) - (\frac{8}{3} - 6 + 4)]$.
$I = (\frac{5}{6}) - [(\frac{2}{3}) - (\frac{5}{6})] + [(\frac{3}{2}) - (\frac{2}{3})] = \frac{5}{6} + \frac{1}{6} + \frac{5}{6} = \frac{11}{6}$.

(D) આપેલ છે કે,$\int_0^b \frac{dx}{1+x^2} = \int_b^{\infty} \frac{dx}{1+x^2}$.
બંને બાજુ સંકલન કરતા,$[\tan^{-1} x]_0^b = [\tan^{-1} x]_b^{\infty}$ મળે.
સીમાઓ મૂકતા,$\tan^{-1}(b) - \tan^{-1}(0) = \tan^{-1}(\infty) - \tan^{-1}(b)$.
આપણે જાણીએ છીએ કે $\tan^{-1}(0) = 0$ અને $\tan^{-1}(\infty) = \frac{\pi}{2}$,તેથી $\tan^{-1}(b) = \frac{\pi}{2} - \tan^{-1}(b)$.
બંને બાજુ $\tan^{-1}(b)$ ઉમેરતા,$2 \tan^{-1}(b) = \frac{\pi}{2}$ મળે.
તેથી,$\tan^{-1}(b) = \frac{\pi}{4}$.
બંને બાજુ ટેન્જન્ટ લેતા,$b = \tan(\frac{\pi}{4}) = 1$.

(C) ધારો કે $I = \int_{-1}^1 \frac{\cosh x}{1+e^{2 x}} d x$.
આપણે જાણીએ છીએ કે $\cosh x = \frac{e^x + e^{-x}}{2}$,તેથી સંકલનમાં આ કિંમત મૂકતા:
$I = \int_{-1}^1 \frac{e^x + e^{-x}}{2(1 + e^{2x})} d x$.
અંશમાં $e^x + e^{-x}$ માંથી $e^x$ સામાન્ય લેતા:
$e^x + e^{-x} = e^x(1 + e^{-2x}) = e^x \left(1 + \frac{1}{e^{2x}}\right) = e^x \left(\frac{e^{2x} + 1}{e^{2x}}\right) = \frac{1 + e^{2x}}{e^x}$.
આ કિંમત સંકલનમાં મૂકતા:
$I = \frac{1}{2} \int_{-1}^1 \frac{1 + e^{2x}}{e^x(1 + e^{2x})} d x$.
$(1 + e^{2x})$ પદ ઉડી જશે:
$I = \frac{1}{2} \int_{-1}^1 e^{-x} d x$.
સંકલન કરતા:
$I = \frac{1}{2} [-e^{-x}]_{-1}^1 = -\frac{1}{2} [e^{-1} - e^1] = \frac{1}{2} (e^1 - e^{-1}) = \frac{e^2 - 1}{2e}$.

(B) આપણી પાસે છે,
$\int_2^3 \frac{d x}{x^2-x} = \int_2^3 \frac{1}{x(x-1)} d x$
આંશિક અપૂર્ણાંકનો ઉપયોગ કરતા,$\frac{1}{x(x-1)} = \frac{1}{x-1} - \frac{1}{x}$
તેથી,$\int_2^3 \left( \frac{1}{x-1} - \frac{1}{x} \right) d x = [\log |x-1| - \log |x|]_2^3$
$= [\log |\frac{x-1}{x}|]_2^3$
$= \log |\frac{3-1}{3}| - \log |\frac{2-1}{2}|$
$= \log \frac{2}{3} - \log \frac{1}{2}$
$= \log \left( \frac{2/3}{1/2} \right) = \log \frac{4}{3}$

(B) મહત્તમ પૂર્ણાંક વિધેય $[x]$ ની વ્યાખ્યાના આધારે આપણે સંકલનને વિભાજિત કરીએ છીએ:
$\int_{-0.5}^{1.5} x^2[x] d x = \int_{-0.5}^{0} x^2[x] d x + \int_{0}^{1} x^2[x] d x + \int_{1}^{1.5} x^2[x] d x$
$-0.5 \le x < 0$ માટે,$[x] = -1$.
$0 \le x < 1$ માટે,$[x] = 0$.
$1 \le x < 1.5$ માટે,$[x] = 1$.
આ કિંમતો મૂકતા:
$\int_{-0.5}^{0} x^2(-1) d x + \int_{0}^{1} x^2(0) d x + \int_{1}^{1.5} x^2(1) d x$
$= -\int_{-0.5}^{0} x^2 d x + 0 + \int_{1}^{1.5} x^2 d x$
$= -\left[ \frac{x^3}{3} \right]_{-0.5}^{0} + \left[ \frac{x^3}{3} \right]_{1}^{1.5}$
$= -\left( 0 - \frac{(-0.5)^3}{3} \right) + \left( \frac{(1.5)^3}{3} - \frac{1^3}{3} \right)$
$= -\left( 0 - \frac{-0.125}{3} \right) + \left( \frac{3.375}{3} - \frac{1}{3} \right)$
$= -\frac{0.125}{3} + \frac{2.375}{3} = \frac{2.25}{3} = 0.75 = \frac{3}{4}$

(B) આપેલ સંકલન $\int_0^a 2^{[x]} dx = 127$ છે,જ્યાં $a \in Z^{+}$.
આપણે સંકલનને એકમ અંતરાલોમાં વિભાજિત કરી શકીએ છીએ:
$\int_0^1 2^{[x]} dx + \int_1^2 2^{[x]} dx + \dots + \int_{a-1}^a 2^{[x]} dx = 127$
કારણ કે $x \in [k, k+1)$ માટે $[x] = k$ થાય છે,તેથી સંકલન નીચે મુજબ થશે:
$\int_0^1 2^0 dx + \int_1^2 2^1 dx + \int_2^3 2^2 dx + \dots + \int_{a-1}^a 2^{a-1} dx = 127$
દરેક પદનું મૂલ્ય શોધતા:
$2^0(1-0) + 2^1(2-1) + 2^2(3-2) + \dots + 2^{a-1}(a-(a-1)) = 127$
$2^0 + 2^1 + 2^2 + \dots + 2^{a-1} = 127$
આ એક સમગુણોત્તર શ્રેણી છે જેમાં $n = a$ પદો છે,પ્રથમ પદ $1$ છે અને સામાન્ય ગુણોત્તર $2$ છે:
$\frac{1(2^a - 1)}{2 - 1} = 127$
$2^a - 1 = 127$
$2^a = 128$
$2^a = 2^7$
તેથી,$a = 7$.

(C) આપેલ સંકલન $I = \int_{\frac{3 \pi}{4}}^\pi \left[ \sin x + \left[ \frac{4 x}{\pi} \right] \right] dx$ છે.
કોઈપણ પૂર્ણાંક $n$ માટે $[a + n] = [a] + n$ હોવાથી,આપણે લખી શકીએ કે $\left[ \sin x + \left[ \frac{4 x}{\pi} \right] \right] = [\sin x] + \left[ \frac{4 x}{\pi} \right]$.
અંતરાલ $\frac{3 \pi}{4} \leq x \leq \pi$ માટે,$\sin x$ ની કિંમત $0$ અને $\frac{1}{\sqrt{2}}$ ની વચ્ચે હોય છે.
જેથી $0 \leq \sin x < 1$,તેથી મહત્તમ પૂર્ણાંક વિધેય $[\sin x] = 0$ થાય.
હવે,$\frac{3 \pi}{4} \leq x < \pi$ માટે,$3 \leq \frac{4 x}{\pi} < 4$ થાય છે.
તેથી,$\left[ \frac{4 x}{\pi} \right] = 3$ મળે.
આ કિંમતોને સંકલનમાં મૂકતા,$I = \int_{\frac{3 \pi}{4}}^\pi (0 + 3) dx$ મળે.
$I = 3 \int_{\frac{3 \pi}{4}}^\pi dx = 3 [x]_{\frac{3 \pi}{4}}^\pi = 3 \left( \pi - \frac{3 \pi}{4} \right) = 3 \left( \frac{\pi}{4} \right) = \frac{3 \pi}{4}$.

(B) આપેલ છે કે $f(x) = \sin(\tan^{-1} x)$.
નિત્યસમ $\sin(\tan^{-1} x) = \frac{x}{\sqrt{1+x^2}}$ નો ઉપયોગ કરતા,આપણને $f(x) = \frac{x}{\sqrt{1+x^2}}$ મળે છે.
આપણે $I = \int_0^1 x f''(x) dx$ ની કિંમત શોધવાની છે.
ખંડશઃ સંકલનનો ઉપયોગ કરતા,$u = x$ અને $dv = f''(x) dx$ લેતા,$du = dx$ અને $v = f'(x)$ મળે.
$I = [x f'(x)]_0^1 - \int_0^1 f'(x) dx$.
$I = (1 \cdot f'(1) - 0 \cdot f'(0)) - [f(1) - f(0)]$.
પ્રથમ,$f'(x) = \frac{d}{dx} \left( \frac{x}{\sqrt{1+x^2}} \right) = \frac{\sqrt{1+x^2} - x \cdot \frac{x}{\sqrt{1+x^2}}}{1+x^2} = \frac{1+x^2-x^2}{(1+x^2)^{3/2}} = \frac{1}{(1+x^2)^{3/2}}$ શોધીએ.
હવે,$f'(1) = \frac{1}{(1+1^2)^{3/2}} = \frac{1}{2^{3/2}} = \frac{1}{2\sqrt{2}}$.
વળી,$f(1) = \sin(\tan^{-1} 1) = \sin(\frac{\pi}{4}) = \frac{1}{\sqrt{2}}$ અને $f(0) = \sin(\tan^{-1} 0) = 0$.
આ કિંમતોને $I$ ના સમીકરણમાં મૂકતા:
$I = \frac{1}{2\sqrt{2}} - (\frac{1}{\sqrt{2}} - 0) = \frac{1}{2\sqrt{2}} - \frac{2}{2\sqrt{2}} = -\frac{1}{2\sqrt{2}}$.