Gujarati

Properties of definite integration Questions in Gujarati

Class 12 Mathematics · 7-2.Definite Integral · Properties of definite integration

722+

Questions

Gujarati

Language

100%

With Solutions

Showing 50 of 722 questions in Gujarati

201
AdvancedMCQ
ધારો કે $\int\limits_0^1 {{{\tan }^{ - 1}}\left( {\frac{{\tan x}}{2}} \right)} dx = \alpha $ છે,તો $\int\limits_0^1 {{{\tan }^{ - 1}}\left( {\frac{{\tan x - 2\cot x}}{3}} \right)} dx$ ની કિંમત શોધો.
A
$\pi - \alpha + \frac{1}{2}$
B
$\alpha - \frac{\pi }{2} - 1$
C
$\alpha + \pi - 1$
D
$\alpha - \frac{\pi }{2} + \frac{1}{2}$

Solution

(D) ધારો કે $I = \int_{0}^{1} \tan^{-1}\left(\frac{\tan x - 2\cot x}{3}\right) dx$.
નિત્યસમ $\tan^{-1} A - \tan^{-1} B = \tan^{-1}\left(\frac{A-B}{1+AB}\right)$ નો ઉપયોગ કરતા,આપણે સંકલ્યને ફરીથી લખી શકીએ છીએ.
અહીં $\frac{\tan x - 2\cot x}{3} = \frac{\tan x - 2/\tan x}{1 + (\tan x)(2/\tan x)} = \frac{\tan x - 2/\tan x}{1 + 2}$ થાય છે.
તેથી,$\tan^{-1}\left(\frac{\tan x - 2\cot x}{3}\right) = \tan^{-1}(\tan x) - \tan^{-1}(2\cot x) = x - \tan^{-1}(2\cot x)$.
વધુ સરળ રીત એ છે કે $\tan^{-1}(\frac{\tan x}{2}) - \tan^{-1}(\cot x) = \tan^{-1}\left(\frac{\frac{\tan x}{2} - \cot x}{1 + \frac{\tan x}{2} \cot x}\right) = \tan^{-1}\left(\frac{\tan x - 2\cot x}{3}\right)$ નો ઉપયોગ કરવો.
તેથી,સંકલન $\int_{0}^{1} \tan^{-1}\left(\frac{\tan x}{2}\right) dx - \int_{0}^{1} \tan^{-1}(\cot x) dx$ થશે.
આપેલ છે કે $\int_{0}^{1} \tan^{-1}\left(\frac{\tan x}{2}\right) dx = \alpha$,તેથી $I = \alpha - \int_{0}^{1} (\frac{\pi}{2} - x) dx$.
$I = \alpha - [\frac{\pi}{2}x - \frac{x^2}{2}]_{0}^{1} = \alpha - (\frac{\pi}{2} - \frac{1}{2}) = \alpha - \frac{\pi}{2} + \frac{1}{2}$.
202
AdvancedMCQ
નિશ્ચિત સંકલન $\int_{-3}^{1} (2(t+1)^5 - 5(t+1)^3 + t + 3) dt$ ની કિંમત શોધો.
A
$8$
B
$5$
C
$20$
D
$\frac{15}{4}$

Solution

(A) ધારો કે $I = \int_{-3}^{1} (2(t+1)^5 - 5(t+1)^3 + t + 3) dt$.
$z = t+1$ આદેશ લેતા,$dz = dt$ મળે.
જ્યારે $t = -3$,ત્યારે $z = -2$ અને જ્યારે $t = 1$,ત્યારે $z = 2$.
$I = \int_{-2}^{2} (2z^5 - 5z^3 + (z-1) + 3) dz$
$I = \int_{-2}^{2} (2z^5 - 5z^3 + z + 2) dz$
અહીં $f(z) = 2z^5 - 5z^3 + z$ એ અયુગ્મ વિધેય હોવાથી,$\int_{-2}^{2} (2z^5 - 5z^3 + z) dz = 0$ થાય.
તેથી,$I = \int_{-2}^{2} 2 dz = [2z]_{-2}^{2} = 2(2 - (-2)) = 2(4) = 8$.
203
AdvancedMCQ
$n \in N$ માટે,ધારો કે $P_n = \int_1^e (\ln x)^n dx$. તો $(P_{10} - 90P_8)$ ની કિંમત શોધો.
A
$10e$
B
$-9e$
C
$-9$
D
$10$

Solution

(B) આપેલ છે કે $P_n = \int_1^e (\ln x)^n dx$.
ખંડશઃ સંકલનનો ઉપયોગ કરતા,$u = (\ln x)^n$ અને $dv = dx$ લો.
તેથી $du = n(\ln x)^{n-1} \cdot \frac{1}{x} dx$ અને $v = x$ મળે.
$P_n = [x(\ln x)^n]_1^e - \int_1^e x \cdot n(\ln x)^{n-1} \cdot \frac{1}{x} dx$.
$P_n = e(1)^n - 0 - n \int_1^e (\ln x)^{n-1} dx$.
$P_n = e - n P_{n-1}$.
હવે,આપણે $P_{10} - 90P_8$ શોધવાનું છે.
પુનરાવર્તિત સંબંધ પરથી:
$P_{10} = e - 10P_9$.
$P_9 = e - 9P_8$.
$P_{10}$ ના સમીકરણમાં $P_9$ ની કિંમત મૂકતા:
$P_{10} = e - 10(e - 9P_8)$.
$P_{10} = e - 10e + 90P_8$.
$P_{10} = -9e + 90P_8$.
તેથી,$P_{10} - 90P_8 = -9e$.
204
AdvancedMCQ
$\int_{0}^{\sqrt{3}} (x+4)^2 e^{x^2} dx + \int_{\sqrt{3}}^{0} (x-4)^2 e^{x^2} dx$ ની કિંમત શોધો.
A
$8e^3$
B
$8(e^3 - 1)$
C
$\sqrt{3}(e^4 - 1)$
D
$\sqrt{3}(e^8 - 1)$

Solution

(B) આપેલ પદાવલિ $I = \int_{0}^{\sqrt{3}} (x+4)^2 e^{x^2} dx + \int_{\sqrt{3}}^{0} (x-4)^2 e^{x^2} dx$ છે.
ગુણધર્મ $\int_{b}^{a} f(x) dx = -\int_{a}^{b} f(x) dx$ નો ઉપયોગ કરીને,બીજા સંકલનને $-\int_{0}^{\sqrt{3}} (x-4)^2 e^{x^2} dx$ તરીકે લખી શકાય.
તેથી,$I = \int_{0}^{\sqrt{3}} e^{x^2} \{(x+4)^2 - (x-4)^2\} dx$.
કૌંસમાં રહેલા પદોનું વિસ્તરણ કરતા: $(x+4)^2 - (x-4)^2 = (x^2 + 8x + 16) - (x^2 - 8x + 16) = 16x$.
આમ,$I = \int_{0}^{\sqrt{3}} e^{x^2} (16x) dx$.
ધારો કે $u = x^2$,તો $du = 2x dx$,જેનો અર્થ છે કે $8 du = 16x dx$.
જ્યારે $x=0, u=0$ અને જ્યારે $x=\sqrt{3}, u=3$.
$I = \int_{0}^{3} 8 e^u du = 8 [e^u]_{0}^{3} = 8(e^3 - e^0) = 8(e^3 - 1)$.
205
AdvancedMCQ
જો $\int_{-\infty}^{\infty} f(x) dx = 1$ હોય,તો $\int_{-\infty}^{\infty} f\left(x - \frac{1}{x}\right) dx$ ની કિંમત કેટલી થાય?
A
$0$
B
$1$
C
$-1$
D
$2$

Solution

(B) ધારો કે $I = \int_{-\infty}^{\infty} f\left(x - \frac{1}{x}\right) dx$.
આપણે નિશ્ચિત સંકલનના ગુણધર્મનો ઉપયોગ કરીએ છીએ,જ્યાં $\int_{-\infty}^{\infty} g\left(x - \frac{1}{x}\right) dx = \int_{-\infty}^{\infty} g(u) du$ થાય છે.
ધારો કે $u = x - \frac{1}{x}$,તેથી $du = (1 + \frac{1}{x^2}) dx$.
આ સંકલન $x - \frac{1}{x} = u$ આદેશ લેવાથી મળતું એક પ્રમાણિત પરિણામ છે.
ખાસ કરીને,$\int_{-\infty}^{\infty} f\left(x - \frac{1}{x}\right) dx = \int_{-\infty}^{\infty} f(u) du$.
આપેલ છે કે $\int_{-\infty}^{\infty} f(x) dx = 1$,તેથી $I = 1$ મળે છે.
206
AdvancedMCQ
$\int_{0}^{1} (1 + |\sin x|)(ax^2 + bx + c) dx = \int_{0}^{2} (1 + |\sin x|)(ax^2 + bx + c) dx$. તો,$ax^2 + bx + c = 0$ ના બીજનું સ્થાન ક્યાં છે?
A
$(1, 2)$ ની વચ્ચે ઓછામાં ઓછું એક વાસ્તવિક બીજ
B
$(0, 1)$ ની વચ્ચે ઓછામાં ઓછું એક વાસ્તવિક બીજ
C
$(0, 2)$ ની વચ્ચે વધુમાં વધુ એક વાસ્તવિક બીજ
D
બીજ વિશે ચોક્કસ કહી શકાય નહીં

Solution

(A) આપેલ સમીકરણ: $\int_{0}^{1} (1 + |\sin x|)(ax^2 + bx + c) dx = \int_{0}^{2} (1 + |\sin x|)(ax^2 + bx + c) dx$.
જમણી બાજુને આ રીતે લખી શકાય: $\int_{0}^{1} (1 + |\sin x|)(ax^2 + bx + c) dx + \int_{1}^{2} (1 + |\sin x|)(ax^2 + bx + c) dx$.
બંને બાજુથી $0$ થી $1$ સુધીના સંકલનને બાદ કરતા,આપણને મળે છે: $\int_{1}^{2} (1 + |\sin x|)(ax^2 + bx + c) dx = 0$.
ધારો કે $f(x) = ax^2 + bx + c$ અને $g(x) = 1 + |\sin x|$. કારણ કે $g(x) > 0$ તમામ $x \in [1, 2]$ માટે છે,તેથી અંતરાલ $[1, 2]$ પર $f(x)g(x)$ ના ગુણાકારનું સંકલન શૂન્ય થવા માટે,વિધેય $f(x)$ એ અંતરાલ $(1, 2)$ માં ઓછામાં ઓછી એક વાર તેની નિશાની બદલવી જોઈએ.
ઇન્ટરમીડિયેટ વેલ્યુ થિયરમ મુજબ,જો કોઈ સતત વિધેય અંતરાલમાં નિશાની બદલે,તો તે અંતરાલમાં ઓછામાં ઓછું એક બીજ હોવું જોઈએ.
તેથી,$ax^2 + bx + c = 0$ ને $(1, 2)$ ની વચ્ચે ઓછામાં ઓછું એક વાસ્તવિક બીજ છે.
207
AdvancedMCQ
$\int\limits_{\frac{1}{2}}^2 {\frac{1}{x}{{\tan }^{2015}}\left( {x - \frac{1}{x}} \right)dx} $ ની કિંમત શોધો.
A
$\frac{1}{2}$
B
$2$
C
$0$
D
$\frac{1}{2015}$

Solution

(C) ધારો કે $I = \int\limits_{\frac{1}{2}}^2 {\frac{1}{x}{{\tan }^{2015}}\left( {x - \frac{1}{x}} \right)dx} $.
$x = \frac{1}{t}$ આદેશ લેતા,$dx = -\frac{1}{t^2} dt$ મળે.
જ્યારે $x = \frac{1}{2}$,ત્યારે $t = 2$ અને જ્યારે $x = 2$,ત્યારે $t = \frac{1}{2}$.
તેથી,$I = \int\limits_2^{\frac{1}{2}} {t \cdot {{\tan }^{2015}}\left( {\frac{1}{t} - t} \right) \cdot \left( -\frac{1}{t^2} \right) dt} $.
$I = \int\limits_{\frac{1}{2}}^2 {\frac{1}{t} \cdot {{\tan }^{2015}}\left( {-(t - \frac{1}{t})} \right) dt} $.
આપણે જાણીએ છીએ કે $\tan(- \theta) = -\tan(\theta)$,તેથી $\tan^{2015}(-(t - \frac{1}{t})) = -\tan^{2015}(t - \frac{1}{t})$.
આમ,$I = - \int\limits_{\frac{1}{2}}^2 {\frac{1}{t} {{\tan }^{2015}}\left( {t - \frac{1}{t}} \right) dt} = -I$.
$2I = 0 \Rightarrow I = 0$.
208
AdvancedMCQ
$\int_{2}^{3} \frac{(x+2)^2}{2x^2-10x+53} dx = $
A
$2$
B
$1$
C
$\frac{1}{2}$
D
$\frac{5}{2}$

Solution

(C) ધારો કે $I = \int_{2}^{3} \frac{(x+2)^2}{2x^2-10x+53} dx$.
ગુણધર્મ $\int_{a}^{b} f(x) dx = \int_{a}^{b} f(a+b-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા,અહીં $a+b = 2+3 = 5$ છે.
તેથી,$I = \int_{2}^{3} \frac{(5-x+2)^2}{2(5-x)^2-10(5-x)+53} dx = \int_{2}^{3} \frac{(7-x)^2}{2(25-10x+x^2)-50+10x+53} dx$.
છેદનું સાદુંરૂપ આપતા: $2x^2-20x+50-50+10x+53 = 2x^2-10x+53$.
આમ,$I = \int_{2}^{3} \frac{(7-x)^2}{2x^2-10x+53} dx$.
$I$ ના બંને સમીકરણોનો સરવાળો કરતા: $2I = \int_{2}^{3} \frac{(x+2)^2+(7-x)^2}{2x^2-10x+53} dx = \int_{2}^{3} \frac{x^2+4x+4+49-14x+x^2}{2x^2-10x+53} dx = \int_{2}^{3} \frac{2x^2-10x+53}{2x^2-10x+53} dx = \int_{2}^{3} 1 dx = [x]_{2}^{3} = 3-2 = 1$.
તેથી,$I = \frac{1}{2}$.
209
AdvancedMCQ
$\int_{1/2}^{2} \frac{1}{x} \sin \left( x - \frac{1}{x} \right) dx = $
A
$0$
B
$\frac{3}{4}$
C
$\frac{5}{4}$
D
$2$

Solution

(A) ધારો કે $I = \int_{1/2}^{2} \frac{1}{x} \sin \left( x - \frac{1}{x} \right) dx$.
ગુણધર્મ $\int_{a}^{b} f(x) dx = \int_{a}^{b} f\left( \frac{ab}{x} \right) \frac{ab}{x^2} dx$ નો ઉપયોગ કરતા,જ્યાં $a = 1/2$ અને $b = 2$,આપણને $ab = 1$ મળે છે.
તેથી,$I = \int_{1/2}^{2} \frac{1}{(1/x)} \sin \left( \frac{1}{x} - x \right) \cdot \frac{1}{x^2} dx$.
$I = \int_{1/2}^{2} x \sin \left( -\left( x - \frac{1}{x} \right) \right) \cdot \frac{1}{x^2} dx$.
કારણ કે $\sin(-\theta) = -\sin(\theta)$,આપણને $I = -\int_{1/2}^{2} \frac{1}{x} \sin \left( x - \frac{1}{x} \right) dx$ મળે છે.
આમ,$I = -I$,જેનો અર્થ છે કે $2I = 0$,તેથી $I = 0$.
210
AdvancedMCQ
$n \in N$ માટે,$\int_{0}^{n\pi + V} \sqrt{\frac{1 + \cos 2x}{2}} dx$ ની કિંમત . . . છે (જ્યાં $\frac{\pi}{2} < V < \pi$)
A
$2n + 1 - \cos V$
B
$2n - \sin V$
C
$2n + 2 - \sin V$
D
$2n + 1 - \sin V$

Solution

(C) આપણે જાણીએ છીએ કે $\sqrt{\frac{1 + \cos 2x}{2}} = \sqrt{\frac{2 \cos^2 x}{2}} = |\cos x|$.
તેથી,સંકલન $I = \int_{0}^{n\pi + V} |\cos x| dx$ થાય.
$|\cos x|$ નો આવર્તકાળ $\pi$ હોવાથી,$I = \int_{0}^{n\pi} |\cos x| dx + \int_{n\pi}^{n\pi + V} |\cos x| dx$.
$I = n \int_{0}^{\pi} |\cos x| dx + \int_{0}^{V} |\cos x| dx$.
અહીં $\int_{0}^{\pi} |\cos x| dx = \int_{0}^{\pi/2} \cos x dx + \int_{\pi/2}^{\pi} (-\cos x) dx = [\sin x]_{0}^{\pi/2} - [\sin x]_{\pi/2}^{\pi} = 1 - (0 - 1) = 2$.
બીજા ભાગ માટે,$\frac{\pi}{2} < V < \pi$ હોવાથી,$x \in [0, \pi/2]$ માટે $|\cos x| = \cos x$ અને $x \in [\pi/2, V]$ માટે $|\cos x| = -\cos x$ થાય.
તેથી,$\int_{0}^{V} |\cos x| dx = \int_{0}^{\pi/2} \cos x dx + \int_{\pi/2}^{V} (-\cos x) dx = [\sin x]_{0}^{\pi/2} - [\sin x]_{\pi/2}^{V} = 1 - (\sin V - 1) = 2 - \sin V$.
આમ,$I = n(2) + 2 - \sin V = 2n + 2 - \sin V$.
211
AdvancedMCQ
$f(x) = x^4 + |x|$ માટે,ધારો કે $I_1 = \int_{0}^{\pi} f(\cos x) dx$ અને $I_2 = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} f(\sin x) dx$ છે. તો $\frac{I_1}{I_2}$ ની કિંમત શોધો.
A
$1$
B
$\frac{1}{2}$
C
$2$
D
$4$

Solution

(C) આપેલ છે કે $f(x) = x^4 + |x|$. કારણ કે $f(-x) = (-x)^4 + |-x| = x^4 + |x| = f(x)$,તેથી $f(x)$ એ યુગ્મ વિધેય છે.
$I_1 = \int_{0}^{\pi} f(\cos x) dx$.
ગુણધર્મ $\int_{0}^{a} g(x) dx = \int_{0}^{a} g(a-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I_1 = \int_{0}^{\pi} f(\cos(\pi - x)) dx = \int_{0}^{\pi} f(-\cos x) dx$.
$f(x)$ યુગ્મ વિધેય હોવાથી,$f(-\cos x) = f(\cos x)$ થાય.
તેથી,$I_1 = \int_{0}^{\pi} f(\cos x) dx = 2 \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} f(\cos x) dx$.
હવે,$I_2 = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} f(\sin x) dx$ લો. ગુણધર્મ $\int_{0}^{a} g(x) dx = \int_{0}^{a} g(a-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I_2 = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} f(\sin(\frac{\pi}{2} - x)) dx = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} f(\cos x) dx$.
આમ,$I_1 = 2 I_2$,જેનો અર્થ છે કે $\frac{I_1}{I_2} = 2$.
212
AdvancedMCQ
$\int_{-1}^{0} \frac{4x^2 + 4x + 3}{1 + e^{2x + 1}} dx = $
A
$\frac{7}{3}$
B
$0$
C
$\frac{7}{6}$
D
$\frac{7}{12}$

Solution

(C) ધારો કે $I = \int_{-1}^{0} \frac{4x^2 + 4x + 3}{1 + e^{2x + 1}} dx$.
અહીં $4x^2 + 4x + 3 = (2x + 1)^2 + 2$ છે.
$t = 2x + 1$ લેતા,$dt = 2dx$ અથવા $dx = \frac{dt}{2}$ મળે.
જ્યારે $x = -1$ હોય ત્યારે $t = -1$ અને જ્યારે $x = 0$ હોય ત્યારે $t = 1$ થાય.
$I = \int_{-1}^{1} \frac{t^2 + 2}{1 + e^t} \cdot \frac{dt}{2} = \frac{1}{2} \int_{-1}^{1} \frac{t^2 + 2}{1 + e^t} dt$.
ગુણધર્મ $\int_{a}^{b} f(t) dt = \int_{a}^{b} f(a+b-t) dt$ નો ઉપયોગ કરતા,અહીં $a+b = 0$ હોવાથી,$I = \frac{1}{2} \int_{-1}^{1} \frac{(-t)^2 + 2}{1 + e^{-t}} dt = \frac{1}{2} \int_{-1}^{1} \frac{t^2 + 2}{1 + e^{-t}} \cdot \frac{e^t}{e^t} dt = \frac{1}{2} \int_{-1}^{1} \frac{(t^2 + 2)e^t}{e^t + 1} dt$.
$I$ ના બંને સમીકરણોનો સરવાળો કરતા:
$2I = \frac{1}{2} \int_{-1}^{1} \frac{t^2 + 2}{1 + e^t} dt + \frac{1}{2} \int_{-1}^{1} \frac{(t^2 + 2)e^t}{1 + e^t} dt = \frac{1}{2} \int_{-1}^{1} (t^2 + 2) \frac{1 + e^t}{1 + e^t} dt = \frac{1}{2} \int_{-1}^{1} (t^2 + 2) dt$.
$t^2 + 2$ એ યુગ્મ વિધેય હોવાથી,$\int_{-1}^{1} (t^2 + 2) dt = 2 \int_{0}^{1} (t^2 + 2) dt$.
$2I = \frac{1}{2} \cdot 2 \int_{0}^{1} (t^2 + 2) dt = \left[ \frac{t^3}{3} + 2t \right]_{0}^{1} = \frac{1}{3} + 2 = \frac{7}{3}$.
તેથી,$2I = \frac{7}{3} \implies I = \frac{7}{6}$.
213
AdvancedMCQ
$\int\limits_0^\pi {{e^{{{\cos }^4}x}}} \cdot \cos^5(2n + 1)x \,dx, (n \in I)$ ની કિંમત શોધો.
A
$\pi$
B
$1$
C
$\pi/2$
D
$0$

Solution

(D) ધારો કે $I = \int\limits_0^\pi e^{\cos^4 x} \cdot \cos^5(2n + 1)x \,dx$.
ગુણધર્મ $\int_0^a f(x) \,dx = \int_0^a f(a - x) \,dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = \int_0^\pi e^{\cos^4(\pi - x)} \cdot \cos^5(2n + 1)(\pi - x) \,dx$.
કારણ કે $\cos(\pi - x) = -\cos x$,તેથી $\cos^4(\pi - x) = \cos^4 x$.
વળી,$\cos(2n + 1)(\pi - x) = \cos((2n + 1)\pi - (2n + 1)x) = \cos((2n + 1)\pi) \cdot \cos(2n + 1)x + \sin((2n + 1)\pi) \cdot \sin(2n + 1)x$.
$(2n + 1)$ એકી પૂર્ણાંક હોવાથી,$\cos((2n + 1)\pi) = -1$ અને $\sin((2n + 1)\pi) = 0$.
તેથી,$\cos(2n + 1)(\pi - x) = -\cos(2n + 1)x$.
તેથી,$\cos^5(2n + 1)(\pi - x) = (-\cos(2n + 1)x)^5 = -\cos^5(2n + 1)x$.
આ કિંમત સંકલનમાં મૂકતા:
$I = \int_0^\pi e^{\cos^4 x} \cdot (-\cos^5(2n + 1)x) \,dx = -I$.
$2I = 0 \implies I = 0$.
214
AdvancedMCQ
$\int_{-10}^{10} \frac{3^x}{3^{[x]}} \, dx$ ની કિંમત શોધો,જ્યાં $[ \cdot ]$ એ મહત્તમ પૂર્ણાંક વિધેય $(G.I.F.)$ દર્શાવે છે.
A
$20$
B
$\frac{40}{\ln 3}$
C
$\frac{20}{\ln 3}$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(B) આપણે જાણીએ છીએ કે $x - [x] = \{x\}$,જ્યાં $\{x\}$ એ અપૂર્ણાંક ભાગ વિધેય છે.
તેથી,$\frac{3^x}{3^{[x]}} = 3^{x-[x]} = 3^{\{x\}}$.
સંકલન $I = \int_{-10}^{10} 3^{\{x\}} \, dx$ બને છે.
કારણ કે $\{x\}$ એ $1$ આવર્તમાન ધરાવતું આવર્તી વિધેય છે અને અંતરાલની લંબાઈ $20$ છે,તેથી:
$I = 20 \int_{0}^{1} 3^x \, dx$.
સંકલનનું મૂલ્ય શોધતા:
$I = 20 \left[ \frac{3^x}{\ln 3} \right]_{0}^{1} = \frac{20}{\ln 3} (3^1 - 3^0) = \frac{20}{\ln 3} (3 - 1) = \frac{40}{\ln 3}$.
215
AdvancedMCQ
$\int_{2 - \log 3}^{3 + \log 3} \frac{\log (4 + x)}{\log (4 + x) + \log (9 - x)} \, dx = $
A
$\frac{1}{2} + \log 3$
B
$\frac{5}{2}$
C
$\frac{1}{2} + \log 3$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(A) ધારો કે $I = \int_{a}^{b} \frac{f(x)}{f(x) + f(a+b-x)} \, dx$.
ગુણધર્મ $\int_{a}^{b} f(x) \, dx = \int_{a}^{b} f(a+b-x) \, dx$ નો ઉપયોગ કરતા,આપણે જાણીએ છીએ કે $I = \frac{b-a}{2}$.
અહીં,$a = 2 - \log 3$ અને $b = 3 + \log 3$ છે.
વળી,$f(x) = \log(4+x)$,તેથી $f(a+b-x) = \log(4 + (2 - \log 3 + 3 + \log 3 - x)) = \log(4 + 5 - x) = \log(9 - x)$.
આમ,$I = \frac{(3 + \log 3) - (2 - \log 3)}{2} = \frac{1 + 2 \log 3}{2} = \frac{1}{2} + \log 3$.
216
AdvancedMCQ
જો ${I_n} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {{{\tan }^n}x\,dx}$ હોય,તો $\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \,n({I_n} + {I_{n - 2}})$ ની કિંમત શોધો.
A
$1/2$
B
$1$
C
$\infty$
D
$0$

Solution

(B) આપણને ${I_n} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {{{\tan }^n}x\,dx}$ આપેલ છે.
સરવાળો ${I_n} + {I_{n - 2}} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {(\tan^n x + \tan^{n-2} x) dx}$ ધ્યાનમાં લો.
${\tan^{n-2} x}$ સામાન્ય લેતા,${I_n} + {I_{n - 2}} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {\tan^{n-2} x (1 + \tan^2 x) dx}$ મળે.
કારણ કે $1 + \tan^2 x = \sec^2 x$,તેથી ${I_n} + {I_{n - 2}} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {\tan^{n-2} x \sec^2 x dx}$.
ધારો કે $u = \tan x$,તો $du = \sec^2 x dx$. જ્યારે $x=0, u=0$ અને જ્યારે $x=\pi/4, u=1$.
આમ,${I_n} + {I_{n - 2}} = \int\limits_0^1 {u^{n-2} du} = \left[ \frac{u^{n-1}}{n-1} \right]_0^1 = \frac{1}{n-1}$.
હવે,લક્ષની કિંમત મેળવીએ: $\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } n({I_n} + {I_{n - 2}}) = \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \frac{n}{n-1}$.
અંશ અને છેદને $n$ વડે ભાગતા,$\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \frac{1}{1 - 1/n} = 1$ મળે.
217
AdvancedMCQ
$\int\limits_{-1}^{1} \frac{x^4}{1 + e^{x^7}} dx = $
A
$\frac{1}{2}$
B
$0$
C
$\frac{1}{5}$
D
$\text{None}$

Solution

(C) ધારો કે $I = \int_{-1}^{1} \frac{x^4}{1 + e^{x^7}} dx$.
ગુણધર્મ $\int_{a}^{b} f(x) dx = \int_{a}^{b} f(a+b-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = \int_{-1}^{1} \frac{(-x)^4}{1 + e^{(-x)^7}} dx = \int_{-1}^{1} \frac{x^4}{1 + e^{-x^7}} dx$.
અંશ અને છેદને $e^{x^7}$ વડે ગુણતા:
$I = \int_{-1}^{1} \frac{x^4 e^{x^7}}{e^{x^7} + 1} dx$.
$I$ માટેના બંને પદોનો સરવાળો કરતા:
$2I = \int_{-1}^{1} \frac{x^4}{1 + e^{x^7}} dx + \int_{-1}^{1} \frac{x^4 e^{x^7}}{1 + e^{x^7}} dx = \int_{-1}^{1} \frac{x^4(1 + e^{x^7})}{1 + e^{x^7}} dx$.
$2I = \int_{-1}^{1} x^4 dx$.
$x^4$ એ યુગ્મ વિધેય હોવાથી,$2I = 2 \int_{0}^{1} x^4 dx$.
$I = \int_{0}^{1} x^4 dx = \left[ \frac{x^5}{5} \right]_{0}^{1} = \frac{1}{5} - 0 = \frac{1}{5}$.
218
AdvancedMCQ
$x \in (0, \pi/2)$ માટે $\int_{0}^{\sin^2 x} \sin^{-1} \sqrt{t} \, dt + \int_{0}^{\cos^2 x} \cos^{-1} \sqrt{t} \, dt$ ની કિંમત શોધો.
A
$\frac{\pi}{2}$
B
$1$
C
$\frac{\pi}{4}$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(C) ધારો કે $I(x) = \int_{0}^{\sin^2 x} \sin^{-1} \sqrt{t} \, dt + \int_{0}^{\cos^2 x} \cos^{-1} \sqrt{t} \, dt$.
$x$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરવા માટે લેબનીઝના નિયમનો ઉપયોગ કરતા:
$I'(x) = \sin^{-1}(\sqrt{\sin^2 x}) \cdot \frac{d}{dx}(\sin^2 x) + \cos^{-1}(\sqrt{\cos^2 x}) \cdot \frac{d}{dx}(\cos^2 x)$.
$x \in (0, \pi/2)$ હોવાથી,$\sin x > 0$ અને $\cos x > 0$,તેથી $\sqrt{\sin^2 x} = \sin x$ અને $\sqrt{\cos^2 x} = \cos x$.
$I'(x) = (x) \cdot (2 \sin x \cos x) + (x) \cdot (-2 \cos x \sin x)$.
$I'(x) = x \sin(2x) - x \sin(2x) = 0$.
વિકલન $0$ હોવાથી,$I(x)$ એક અચળ છે.
અચળ કિંમત શોધવા માટે $x = \pi/4$ મૂકતા:
$I(\pi/4) = \int_{0}^{1/2} \sin^{-1} \sqrt{t} \, dt + \int_{0}^{1/2} \cos^{-1} \sqrt{t} \, dt$.
નિત્યસમ $\sin^{-1} \sqrt{t} + \cos^{-1} \sqrt{t} = \pi/2$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I(\pi/4) = \int_{0}^{1/2} (\sin^{-1} \sqrt{t} + \cos^{-1} \sqrt{t}) \, dt = \int_{0}^{1/2} \frac{\pi}{2} \, dt = \frac{\pi}{2} [t]_{0}^{1/2} = \frac{\pi}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{\pi}{4}$.
219
AdvancedMCQ
ધારો કે $u = \int\limits_0^1 {\frac{{\ln (x + 1)}}{{{x^2} + 1}}} \,dx$ અને $v = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\ln (\sin 2x)} \,dx$,તો:
A
$u = 4v$
B
$4u + v = 0$
C
$u + 4v = 0$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(B) $u = \int_0^1 \frac{\ln(x+1)}{x^2+1} dx$ માટે,$x = \tan \theta$ લેતા,$dx = \sec^2 \theta d\theta$ થાય. જ્યારે $x=0, \theta=0$ અને જ્યારે $x=1, \theta=\frac{\pi}{4}$ મળે.
$u = \int_0^{\pi/4} \ln(1+\tan \theta) d\theta$.
ગુણધર્મ $\int_0^a f(x) dx = \int_0^a f(a-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$u = \int_0^{\pi/4} \ln(1+\tan(\frac{\pi}{4}-\theta)) d\theta = \int_0^{\pi/4} \ln(1+\frac{1-\tan \theta}{1+\tan \theta}) d\theta = \int_0^{\pi/4} \ln(\frac{2}{1+\tan \theta}) d\theta$.
$u = \int_0^{\pi/4} \ln 2 d\theta - \int_0^{\pi/4} \ln(1+\tan \theta) d\theta = \frac{\pi}{4} \ln 2 - u$.
$2u = \frac{\pi}{4} \ln 2 \implies u = \frac{\pi}{8} \ln 2 \implies 4u = \frac{\pi}{2} \ln 2 \dots (1)$.
$v = \int_0^{\pi/2} \ln(\sin 2x) dx$ માટે,$2x = t$ લેતા,$dx = \frac{1}{2} dt$ થાય. જ્યારે $x=0, t=0$ અને જ્યારે $x=\frac{\pi}{2}, t=\pi$ મળે.
$v = \frac{1}{2} \int_0^{\pi} \ln(\sin t) dt = \int_0^{\pi/2} \ln(\sin t) dt$.
પ્રમાણિત સંકલન $\int_0^{\pi/2} \ln(\sin t) dt = -\frac{\pi}{2} \ln 2$ નો ઉપયોગ કરતા,$v = -\frac{\pi}{2} \ln 2 \dots (2)$ મળે.
$(1)$ અને $(2)$ પરથી,$4u = -v \implies 4u + v = 0$.
220
AdvancedMCQ
$\int_{-2}^{\pi} \frac{\sin^2 x}{[\frac{x}{\pi}] + \frac{1}{2}} \,dx$ ની કિંમત શોધો. (જ્યાં $[\cdot]$ એ મહત્તમ પૂર્ણાંક વિધેય છે.)
A
$\pi + \sin 2 \cos 2$
B
$\pi - 2 + \sin 2 \cos 2$
C
$\pi - 2 - \sin 2 \cos 2$
D
કોઈ નહીં

Solution

(B) ધારો કે $I = \int_{-2}^{\pi} \frac{\sin^2 x}{[\frac{x}{\pi}] + \frac{1}{2}} \,dx$.
$[\frac{x}{\pi}]$ ના મૂલ્યના આધારે સંકલનને વિભાજિત કરીએ.
$x \in [-2, 0)$ માટે,$\frac{x}{\pi} \in [-\frac{2}{\pi}, 0)$,તેથી $[\frac{x}{\pi}] = -1$.
$x \in [0, \pi)$ માટે,$\frac{x}{\pi} \in [0, 1)$,તેથી $[\frac{x}{\pi}] = 0$.
આમ,$I = \int_{-2}^{0} \frac{\sin^2 x}{-1 + 1/2} \,dx + \int_{0}^{\pi} \frac{\sin^2 x}{0 + 1/2} \,dx$.
$I = -2 \int_{-2}^{0} \sin^2 x \,dx + 2 \int_{0}^{\pi} \sin^2 x \,dx$.
$\sin^2 x = \frac{1 - \cos 2x}{2}$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = -2 \int_{-2}^{0} \frac{1 - \cos 2x}{2} \,dx + 2 \int_{0}^{\pi} \frac{1 - \cos 2x}{2} \,dx$.
$I = -[x - \frac{\sin 2x}{2}]_{-2}^{0} + [x - \frac{\sin 2x}{2}]_{0}^{\pi}$.
$I = -[0 - (-2 - \frac{\sin(-4)}{2})] + [(\pi - \frac{\sin 2\pi}{2}) - 0]$.
$I = -[2 - \frac{\sin 4}{2}] + \pi = \pi - 2 + \frac{\sin 4}{2}$.
$\sin 4 = 2 \sin 2 \cos 2$ હોવાથી,$I = \pi - 2 + \sin 2 \cos 2$.
221
DifficultMCQ
સંકલન $\int_{\frac{\pi}{4}}^{\frac{3\pi}{4}} \frac{x}{1+\sin x} dx$ નું મૂલ્ય શોધો.
A
$\frac{\pi}{2}(\sqrt{2}+1)$
B
$\pi(\sqrt{2}-1)$
C
$2\pi(\sqrt{2}-1)$
D
$\pi\sqrt{2}$

Solution

(B) ધારો કે $I = \int_{\frac{\pi}{4}}^{\frac{3\pi}{4}} \frac{x}{1+\sin x} dx$.
ગુણધર્મ $\int_{a}^{b} f(x) dx = \int_{a}^{b} f(a+b-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા,જ્યાં $a+b = \frac{\pi}{4} + \frac{3\pi}{4} = \pi$:
$I = \int_{\frac{\pi}{4}}^{\frac{3\pi}{4}} \frac{\pi-x}{1+\sin(\pi-x)} dx = \int_{\frac{\pi}{4}}^{\frac{3\pi}{4}} \frac{\pi-x}{1+\sin x} dx$.
$I$ માટેના બંને પદોનો સરવાળો કરતા:
$2I = \int_{\frac{\pi}{4}}^{\frac{3\pi}{4}} \frac{x + \pi - x}{1+\sin x} dx = \pi \int_{\frac{\pi}{4}}^{\frac{3\pi}{4}} \frac{1}{1+\sin x} dx$.
અંશ અને છેદને $(1-\sin x)$ વડે ગુણતા:
$2I = \pi \int_{\frac{\pi}{4}}^{\frac{3\pi}{4}} \frac{1-\sin x}{\cos^2 x} dx = \pi \int_{\frac{\pi}{4}}^{\frac{3\pi}{4}} (\sec^2 x - \sec x \tan x) dx$.
સંકલન કરતા:
$2I = \pi [\tan x - \sec x]_{\frac{\pi}{4}}^{\frac{3\pi}{4}}$.
સીમાઓ મૂકતા:
$2I = \pi [(\tan \frac{3\pi}{4} - \sec \frac{3\pi}{4}) - (\tan \frac{\pi}{4} - \sec \frac{\pi}{4})]$.
$2I = \pi [(-1 - (-\sqrt{2})) - (1 - \sqrt{2})] = \pi [\sqrt{2} - 1 - 1 + \sqrt{2}] = \pi [2\sqrt{2} - 2]$.
$I = \pi(\sqrt{2}-1)$.
222
DifficultMCQ
જો $I_1 = \int\limits_0^1 {{e^{ - x}}} {\cos ^2}x\,dx$,$I_2 = \int\limits_0^1 {{e^{ - {x^2}}}} {\cos ^2}x\,dx$ અને $I_3 = \int\limits_0^1 {{e^{ - {x^3}}}} dx$ હોય; તો
A
$I_2 > I_3 > I_1$
B
$I_3 > I_1 > I_2$
C
$I_2 > I_1 > I_3$
D
$I_3 > I_2 > I_1$

Solution

(D) $x \in (0, 1)$ માટે,આપણી પાસે $x^3 < x^2 < x$ છે.
$-1$ વડે ગુણતા,આપણને $-x^3 > -x^2 > -x$ મળે છે.
ઘાતાંકીય વિધેય $f(t) = e^t$ વધતું વિધેય હોવાથી,$e^{-x^3} > e^{-x^2} > e^{-x}$ થાય.
હવે,સંકલ્ય (integrands) ને ધ્યાનમાં લો:
$I_3$ માટે,સંકલ્ય $f_3(x) = e^{-x^3}$ છે.
$I_2$ માટે,સંકલ્ય $f_2(x) = e^{-x^2} \cos^2 x$ છે. $0 \le \cos^2 x \le 1$ હોવાથી,$e^{-x^2} \cos^2 x \le e^{-x^2}$ થાય.
$I_1$ માટે,સંકલ્ય $f_1(x) = e^{-x} \cos^2 x$ છે. $0 \le \cos^2 x \le 1$ હોવાથી,$e^{-x} \cos^2 x \le e^{-x}$ થાય.
$(0, 1)$ અંતરાલ પર વિધેયોની સરખામણી કરતા:
$e^{-x^3} > e^{-x^2} \ge e^{-x^2} \cos^2 x$ સૂચવે છે કે $I_3 > I_2$.
વળી,$e^{-x^2} > e^{-x}$ હોવાથી $e^{-x^2} \cos^2 x > e^{-x} \cos^2 x$ થાય.
આમ,$I_3 > I_2 > I_1$ મળે છે.
223
DifficultMCQ
જો $2 \int_0^1 \tan^{-1} x \, dx = \int_0^1 \cot^{-1} (1 - x + x^2) \, dx$ હોય,તો $\int_0^1 \tan^{-1} (1 - x + x^2) \, dx$ ની કિંમત શોધો.
A
$\frac{\pi}{2} + \log 2$
B
$\log 2$
C
$\frac{\pi}{2} - \log 4$
D
$\log 4$

Solution

(B) આપણને આપેલ છે કે $2 \int_{0}^{1} \tan^{-1} x \, dx = \int_{0}^{1} \cot^{-1} (1 - x + x^2) \, dx$.
ગુણધર્મ $\cot^{-1} u = \frac{\pi}{2} - \tan^{-1} u$ નો ઉપયોગ કરતા:
$2 \int_{0}^{1} \tan^{-1} x \, dx = \int_{0}^{1} \left( \frac{\pi}{2} - \tan^{-1} (1 - x + x^2) \right) dx$.
$2 \int_{0}^{1} \tan^{-1} x \, dx = \frac{\pi}{2} - \int_{0}^{1} \tan^{-1} (1 - x + x^2) \, dx$.
પદોને ગોઠવતા:
$\int_{0}^{1} \tan^{-1} (1 - x + x^2) \, dx = \frac{\pi}{2} - 2 \int_{0}^{1} \tan^{-1} x \, dx$.
હવે,$I = \int_{0}^{1} \tan^{-1} x \, dx$ ની કિંમત ખંડશઃ સંકલન (integration by parts) દ્વારા મેળવીએ:
$I = [x \tan^{-1} x]_0^1 - \int_0^1 \frac{x}{1+x^2} \, dx = \frac{\pi}{4} - \frac{1}{2} [\ln(1+x^2)]_0^1 = \frac{\pi}{4} - \frac{1}{2} \ln 2$.
આ કિંમતને સમીકરણમાં મૂકતા:
$\int_{0}^{1} \tan^{-1} (1 - x + x^2) \, dx = \frac{\pi}{2} - 2 \left( \frac{\pi}{4} - \frac{1}{2} \ln 2 \right) = \frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{2} + \ln 2 = \ln 2$.
224
DifficultMCQ
સંકલન $\int_{4}^{10} \frac{[x^2]}{[(x-14)^2] + [x^2]} dx$ નું મૂલ્ય શોધો,જ્યાં $[x]$ એ મહત્તમ પૂર્ણાંક વિધેય દર્શાવે છે.
A
$1/3$
B
$6$
C
$7$
D
$3$

Solution

(D) ધારો કે $I = \int_{4}^{10} \frac{[x^2]}{[(x-14)^2] + [x^2]} dx$ ... $(1)$
ગુણધર્મ $\int_{a}^{b} f(x) dx = \int_{a}^{b} f(a+b-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા,જ્યાં $a=4$ અને $b=10$,આપણને $a+b-x = 14-x$ મળે છે.
સંકલનમાં $x$ ની જગ્યાએ $14-x$ મૂકતા:
$I = \int_{4}^{10} \frac{[(14-x)^2]}{[(14-x-14)^2] + [(14-x)^2]} dx$
$I = \int_{4}^{10} \frac{[(14-x)^2]}{[(-x)^2] + [(14-x)^2]} dx$
$I = \int_{4}^{10} \frac{[(14-x)^2]}{[x^2] + [(14-x)^2]} dx$ ... $(2)$
$(1)$ અને $(2)$ નો સરવાળો કરતા:
$2I = \int_{4}^{10} \frac{[x^2] + [(14-x)^2]}{[x^2] + [(14-x)^2]} dx$
$2I = \int_{4}^{10} 1 dx$
$2I = [x]_{4}^{10} = 10 - 4 = 6$
$I = 3$
225
DifficultMCQ
$x > 0$ માટે,ધારો કે $f(x) = \int_{1}^{x} \frac{\log t}{1+t} dt$. તો $f(x) + f\left(\frac{1}{x}\right)$ ની કિંમત શોધો:
A
$\frac{1}{4}(\log x)^2$
B
$\log x$
C
$\frac{1}{2}(\log x)^2$
D
$\frac{1}{4}\log(x^2)$

Solution

(C) આપેલ છે કે $f(x) = \int_{1}^{x} \frac{\ln t}{1+t} dt$.
$f\left(\frac{1}{x}\right) = \int_{1}^{1/x} \frac{\ln t}{1+t} dt$ ધ્યાનમાં લો.
ધારો કે $t = \frac{1}{u}$,તેથી $dt = -\frac{1}{u^2} du$. જ્યારે $t=1, u=1$ અને જ્યારે $t=1/x, u=x$.
$f\left(\frac{1}{x}\right) = \int_{1}^{x} \frac{\ln(1/u)}{1 + 1/u} \left(-\frac{1}{u^2}\right) du = \int_{1}^{x} \frac{-\ln u}{\frac{u+1}{u}} \left(-\frac{1}{u^2}\right) du = \int_{1}^{x} \frac{\ln u}{u(u+1)} du$.
હવે,$f(x) + f\left(\frac{1}{x}\right) = \int_{1}^{x} \frac{\ln t}{1+t} dt + \int_{1}^{x} \frac{\ln t}{t(1+t)} dt = \int_{1}^{x} \ln t \left( \frac{1}{1+t} + \frac{1}{t(1+t)} \right) dt$.
ઇન્ટિગ્રન્ડનું સાદું રૂપ આપતા: $\frac{1}{1+t} + \frac{1}{t(1+t)} = \frac{t+1}{t(1+t)} = \frac{1}{t}$.
તેથી,$f(x) + f\left(\frac{1}{x}\right) = \int_{1}^{x} \frac{\ln t}{t} dt$.
ધારો કે $\ln t = v$,તેથી $\frac{1}{t} dt = dv$. જ્યારે $t=1, v=0$ અને જ્યારે $t=x, v=\ln x$.
$f(x) + f\left(\frac{1}{x}\right) = \int_{0}^{\ln x} v dv = \left[ \frac{v^2}{2} \right]_{0}^{\ln x} = \frac{1}{2}(\ln x)^2$.
226
DifficultMCQ
ધારો કે $f : R \to R$ એક વિધેય છે જેથી તમામ $x \in R$ માટે $f(2 - x) = f(2 + x)$ અને $f(4 - x) = f(4 + x)$ છે. જો $\int_{0}^{2} f(x) dx = 5$ હોય,તો $\int_{10}^{50} f(x) dx$ નું મૂલ્ય શોધો.
A
$125$
B
$80$
C
$100$
D
$200$

Solution

(C) આપેલ છે કે $f(2 - x) = f(2 + x)$,તેથી વિધેય $x = 2$ ની સાપેક્ષ સંમિત છે.
આપેલ છે કે $f(4 - x) = f(4 + x)$,તેથી વિધેય $x = 4$ ની સાપેક્ષ સંમિત છે.
બીજા સમીકરણમાં $x$ ને $x - 2$ વડે બદલતા: $f(4 - (x - 2)) = f(4 + (x - 2)) \Rightarrow f(6 - x) = f(2 + x)$.
કારણ કે $f(2 - x) = f(2 + x)$,તેથી $f(6 - x) = f(2 - x)$.
ધારો કે $t = 2 - x$,તો $f(4 + t) = f(t)$,જે દર્શાવે છે કે $f(x)$ એ $T = 4$ આવર્તકાળ ધરાવતું આવર્તી વિધેય છે.
આપણને $\int_{0}^{2} f(x) dx = 5$ આપેલ છે.
કારણ કે $f(2 - x) = f(2 + x)$,તેથી $\int_{0}^{4} f(x) dx = \int_{0}^{2} f(x) dx + \int_{2}^{4} f(x) dx = 2 \int_{0}^{2} f(x) dx = 2 \times 5 = 10$.
હવે,$\int_{10}^{50} f(x) dx = \frac{50 - 10}{4} \int_{0}^{4} f(x) dx = 10 \times 10 = 100$.
227
DifficultMCQ
સંકલન $\int\limits_0^{\frac{1}{2}} \frac{\ln(1 + 2x)}{1 + 4x^2} dx$ ની કિંમત શોધો.
A
$\frac{\pi}{4} \ln 2$
B
$\frac{\pi}{8} \ln 2$
C
$\frac{\pi}{16} \ln 2$
D
$\frac{\pi}{32} \ln 2$

Solution

(C) ધારો કે $I = \int\limits_0^{1/2} \frac{\ln(1 + 2x)}{1 + (2x)^2} dx$.
$2x = \tan \theta$ આદેશ લેતા,$2 dx = \sec^2 \theta d\theta$,તેથી $dx = \frac{1}{2} \sec^2 \theta d\theta$.
જ્યારે $x = 0$,ત્યારે $\theta = 0$. જ્યારે $x = 1/2$,ત્યારે $\theta = \pi/4$.
આ કિંમતો સંકલનમાં મૂકતા:
$I = \int\limits_0^{\pi/4} \frac{\ln(1 + \tan \theta)}{1 + \tan^2 \theta} \cdot \frac{1}{2} \sec^2 \theta d\theta$
$1 + \tan^2 \theta = \sec^2 \theta$ હોવાથી,પદ સાદું રૂપ પામશે:
$I = \frac{1}{2} \int\limits_0^{\pi/4} \ln(1 + \tan \theta) d\theta$ --- $(1)$
ગુણધર્મ $\int_0^a f(x) dx = \int_0^a f(a-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = \frac{1}{2} \int\limits_0^{\pi/4} \ln(1 + \tan(\pi/4 - \theta)) d\theta$
$\tan(A-B) = \frac{\tan A - \tan B}{1 + \tan A \tan B}$ સૂત્ર વાપરતા:
$I = \frac{1}{2} \int\limits_0^{\pi/4} \ln\left(1 + \frac{1 - \tan \theta}{1 + \tan \theta}\right) d\theta$
$I = \frac{1}{2} \int\limits_0^{\pi/4} \ln\left(\frac{1 + \tan \theta + 1 - \tan \theta}{1 + \tan \theta}\right) d\theta = \frac{1}{2} \int\limits_0^{\pi/4} \ln\left(\frac{2}{1 + \tan \theta}\right) d\theta$
$I = \frac{1}{2} \int\limits_0^{\pi/4} (\ln 2 - \ln(1 + \tan \theta)) d\theta$
$I = \frac{1}{2} \ln 2 \cdot [\theta]_0^{\pi/4} - \frac{1}{2} \int\limits_0^{\pi/4} \ln(1 + \tan \theta) d\theta$
$I = \frac{1}{2} \ln 2 \cdot \frac{\pi}{4} - I$
$2I = \frac{\pi}{8} \ln 2 \implies I = \frac{\pi}{16} \ln 2$.
228
DifficultMCQ
જો $n \geq 1$ માટે,$P_n = \int\limits_1^e (\log x)^n \, dx$ હોય,તો $P_{10} - 90P_8$ ની કિંમત શોધો.
A
$10$
B
$10e$
C
$-9$
D
$-9e$

Solution

(D) આપેલ છે કે $P_n = \int\limits_1^e (\log x)^n \, dx$.
ધારો કે $\log x = t$,તેથી $x = e^t$ અને $dx = e^t \, dt$.
જ્યારે $x = 1$,ત્યારે $t = 0$ અને જ્યારે $x = e$,ત્યારે $t = 1$.
આમ,$P_n = \int\limits_0^1 t^n e^t \, dt$.
ખંડશઃ સંકલનનો ઉપયોગ કરતા,$\int u \, dv = uv - \int v \, du$.
ધારો કે $u = t^n$ અને $dv = e^t \, dt$,તેથી $du = nt^{n-1} \, dt$ અને $v = e^t$.
$P_n = [t^n e^t]_0^1 - n \int\limits_0^1 t^{n-1} e^t \, dt = e - n P_{n-1}$.
તેથી,$P_{10} = e - 10 P_9$.
વળી,$P_9 = e - 9 P_8$.
$P_{10}$ ના સમીકરણમાં $P_9$ ની કિંમત મૂકતા:
$P_{10} = e - 10(e - 9 P_8) = e - 10e + 90 P_8$.
$P_{10} = -9e + 90 P_8$.
તેથી,$P_{10} - 90 P_8 = -9e$.
229
DifficultMCQ
જો $[\cdot]$ એ મહત્તમ પૂર્ણાંક વિધેય દર્શાવતું હોય,તો સંકલન $\int_{0}^{\pi} [\cos x] \, dx$ ની કિંમત શોધો.
A
$\frac{\pi}{2}$
B
$0$
C
$-1$
D
$-\frac{\pi}{2}$

Solution

(D) ધારો કે $I = \int_{0}^{\pi} [\cos x] \, dx \quad \dots(1)$
ગુણધર્મ $\int_{0}^{a} f(x) \, dx = \int_{0}^{a} f(a-x) \, dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = \int_{0}^{\pi} [\cos(\pi - x)] \, dx = \int_{0}^{\pi} [-\cos x] \, dx \quad \dots(2)$
$(1)$ અને $(2)$ નો સરવાળો કરતા:
$2I = \int_{0}^{\pi} ([\cos x] + [-\cos x]) \, dx$
કારણ કે $[x] + [-x] = -1$ જો $x \notin \mathbb{Z}$ અને $0$ જો $x \in \mathbb{Z}$,અને $[0, \pi]$ અંતરાલમાં $\cos x \in \mathbb{Z}$ હોય તેવા બિંદુઓનો ગણ સીમિત છે (માપ શૂન્ય છે),તેથી:
$2I = \int_{0}^{\pi} (-1) \, dx$
$2I = -[x]_{0}^{\pi} = -\pi$
$I = -\frac{\pi}{2}$
230
DifficultMCQ
ધારો કે વિધેય $F$ ને $F(x) = \int_{1}^{x} \frac{e^{t}}{t} dt, x > 0$ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. તો સંકલન $\int_{1}^{x} \frac{e^{t}}{t+a} dt$ નું મૂલ્ય,જ્યાં $a > 0$,શું થાય?
A
$e^{a} [F(x) - F(1+a)]$
B
$e^{-a} [F(x+a) - F(a)]$
C
$e^{a} [F(x+a) - F(1+a)]$
D
$e^{-a} [F(x+a) - F(1+a)]$

Solution

(D) આપેલ છે કે $F(x) = \int_{1}^{x} \frac{e^{t}}{t} dt, x > 0$.
ધારો કે $I = \int_{1}^{x} \frac{e^{t}}{t+a} dt$.
$t+a = z$ આદેશ લેતા,તેથી $t = z-a$ અને $dt = dz$.
જ્યારે $t = 1$,ત્યારે $z = 1+a$. જ્યારે $t = x$,ત્યારે $z = x+a$.
આ કિંમતો સંકલનમાં મૂકતા:
$I = \int_{1+a}^{x+a} \frac{e^{z-a}}{z} dz = e^{-a} \int_{1+a}^{x+a} \frac{e^{z}}{z} dz$.
નિશ્ચિત સંકલનના ગુણધર્મ $\int_{b}^{c} f(z) dz = \int_{1}^{c} f(z) dz - \int_{1}^{b} f(z) dz$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = e^{-a} \left[ \int_{1}^{x+a} \frac{e^{z}}{z} dz - \int_{1}^{1+a} \frac{e^{z}}{z} dz \right]$.
$F(x)$ ની વ્યાખ્યા મુજબ,આ પદ નીચે મુજબ થશે:
$I = e^{-a} [F(x+a) - F(1+a)]$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.
231
DifficultMCQ
$\int\limits_{ - \pi /2}^{\pi /2} {\frac{{{{\sin }^2}x}}{{1 + {2^x}}}dx} $ નું મૂલ્ય શું છે?
A
$\pi$
B
$\frac{\pi}{2}$
C
$4\pi$
D
$\frac{\pi}{4}$

Solution

(D) ધારો કે $I = \int\limits_{ - \pi /2}^{\pi /2} {\frac{{{{\sin }^2}x}}{{1 + {2^x}}}dx} \quad ......(1)$
ગુણધર્મ $\int\limits_a^b f(x)dx = \int\limits_a^b f(a+b-x)dx$ નો ઉપયોગ કરતા,આપણે $x$ ને $-\frac{\pi}{2} + \frac{\pi}{2} - x = -x$ વડે બદલીએ છીએ:
$I = \int\limits_{ - \pi /2}^{\pi /2} {\frac{{{{\sin }^2}(-x)}}{{1 + {2^{-x}}}}} dx = \int\limits_{ - \pi /2}^{\pi /2} {\frac{{{{\sin }^2}x}}{{1 + \frac{1}{2^x}}}} dx = \int\limits_{ - \pi /2}^{\pi /2} {\frac{{{2^x}{{\sin }^2}x}}{{2^x + 1}}} dx \quad ......(2)$
$(1)$ અને $(2)$ નો સરવાળો કરતા:
$2I = \int\limits_{ - \pi /2}^{\pi /2} {\frac{{{{\sin }^2}x + {2^x}{{\sin }^2}x}}{{1 + {2^x}}}} dx = \int\limits_{ - \pi /2}^{\pi /2} {{{\sin }^2}x dx}$
કારણ કે $\sin^2 x$ એ યુગ્મ વિધેય છે,$2I = 2 \int\limits_0^{\pi /2} {\sin^2 x dx} = 2 \int\limits_0^{\pi /2} {\frac{1 - \cos 2x}{2} dx}$
$2I = \int\limits_0^{\pi /2} {(1 - \cos 2x) dx} = [x - \frac{\sin 2x}{2}]_0^{\pi /2} = (\frac{\pi}{2} - 0) - (0 - 0) = \frac{\pi}{2}$
તેથી,$I = \frac{\pi}{4}$.
232
DifficultMCQ
$0 \le x \le \frac{\pi}{2}$ માટે,$\int_{0}^{\sin^{2}x} \sin^{-1}(\sqrt{t}) \, dt + \int_{0}^{\cos^{2}x} \cos^{-1}(\sqrt{t}) \, dt$ ની કિંમત શોધો.
A
$\frac{\pi}{4}$
B
$0$
C
$1$
D
$-\frac{\pi}{4}$

Solution

(A) ધારો કે $f(x) = \int_{0}^{\sin^{2}x} \sin^{-1}(\sqrt{t}) \, dt + \int_{0}^{\cos^{2}x} \cos^{-1}(\sqrt{t}) \, dt$.
લીબનીઝના નિયમનો ઉપયોગ કરીને,$x$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરતા:
$f'(x) = \sin^{-1}(\sqrt{\sin^{2}x}) \cdot \frac{d}{dx}(\sin^{2}x) + \cos^{-1}(\sqrt{\cos^{2}x}) \cdot \frac{d}{dx}(\cos^{2}x)$
$f'(x) = x \cdot (2 \sin x \cos x) + (\frac{\pi}{2} - x) \cdot (-2 \cos x \sin x)$
$f'(x) = x \sin(2x) - (\frac{\pi}{2} - x) \sin(2x) = (2x - \frac{\pi}{2}) \sin(2x)$.
હવે,$x = \frac{\pi}{4}$ માટે $f(x)$ ની કિંમત શોધીએ:
$f(\frac{\pi}{4}) = \int_{0}^{1/2} (\sin^{-1}(\sqrt{t}) + \cos^{-1}(\sqrt{t})) \, dt$
આપણે જાણીએ છીએ કે $\sin^{-1}(\sqrt{t}) + \cos^{-1}(\sqrt{t}) = \frac{\pi}{2}$:
$f(\frac{\pi}{4}) = \int_{0}^{1/2} \frac{\pi}{2} \, dt = \frac{\pi}{2} [t]_{0}^{1/2} = \frac{\pi}{4}$.
233
DifficultMCQ
ધારો કે $f:[-2, 3] \to [0, \infty)$ એક સતત વિધેય છે જેથી દરેક $x \in [-2, 3]$ માટે $f(1-x) = f(x)$ થાય. જો $R_1$ એ $y = f(x)$,$x = -2$,$x = 3$ અને $x$-અક્ષ દ્વારા ઘેરાયેલા પ્રદેશનું ક્ષેત્રફળ હોય અને $R_2 = \int_{-2}^3 x f(x) dx$ હોય,તો:
A
$3R_1 = 2R_2$
B
$2R_1 = 3R_2$
C
$R_1 = R_2$
D
$R_1 = 2R_2$

Solution

(D) આપણને આપેલ છે કે $R_1 = \int_{-2}^3 f(x) dx$ અને $R_2 = \int_{-2}^3 x f(x) dx$.
ગુણધર્મ $\int_a^b g(x) dx = \int_a^b g(a+b-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા,અહીં $a+b = -2+3 = 1$ છે.
તેથી,$R_2 = \int_{-2}^3 x f(x) dx = \int_{-2}^3 (1-x) f(1-x) dx$.
કારણ કે $f(1-x) = f(x)$,આપણને મળે છે $R_2 = \int_{-2}^3 (1-x) f(x) dx$.
$R_2 = \int_{-2}^3 f(x) dx - \int_{-2}^3 x f(x) dx$.
$R_2 = R_1 - R_2$.
$2R_2 = R_1$ અથવા $R_1 = 2R_2$.
234
DifficultMCQ
જો $[x]$ એ મહત્તમ પૂર્ણાંક $\leq x$ હોય,તો સંકલન $\int_{-0.9}^{0.9} \left( [x^2] + \log \left( \frac{2-x}{2+x} \right) \right) dx$ નું મૂલ્ય શોધો.
A
$0.486$
B
$0.243$
C
$1.8$
D
$0$

Solution

(D) ધારો કે $I = \int_{-0.9}^{0.9} \left( [x^2] + \log \left( \frac{2-x}{2+x} \right) \right) dx$.
આપણે આને બે સંકલનમાં વિભાજિત કરી શકીએ છીએ: $I = \int_{-0.9}^{0.9} [x^2] dx + \int_{-0.9}^{0.9} \log \left( \frac{2-x}{2+x} \right) dx$.
પ્રથમ ભાગ માટે,કારણ કે $-0.9 < x < 0.9$,તેથી $0 \leq x^2 < 0.81$ મળે. આમ,$x \in (-0.9, 0.9)$ માટે $[x^2] = 0$ થાય. તેથી,$\int_{-0.9}^{0.9} [x^2] dx = 0$.
બીજા ભાગ માટે,ધારો કે $f(x) = \log \left( \frac{2-x}{2+x} \right)$.
ત્યારે $f(-x) = \log \left( \frac{2-(-x)}{2+(-x)} \right) = \log \left( \frac{2+x}{2-x} \right) = \log \left( \left( \frac{2-x}{2+x} \right)^{-1} \right) = -\log \left( \frac{2-x}{2+x} \right) = -f(x)$.
કારણ કે $f(x)$ એ અયુગ્મ વિધેય છે અને અંતરાલ $[-0.9, 0.9]$ એ ઉગમબિંદુની સાપેક્ષ સંમિત છે,તેથી $\int_{-0.9}^{0.9} f(x) dx = 0$.
આમ,$I = 0 + 0 = 0$.
235
DifficultMCQ
$\int_{-\pi/2}^{\pi/2} \frac{dx}{[x] + [\sin x] + 4}$ નું મૂલ્ય શોધો,જ્યાં $[t]$ એ $t$ થી નાનો અથવા તેના જેટલો મહત્તમ પૂર્ણાંક દર્શાવે છે.
A
$\frac{1}{12}(7\pi + 5)$
B
$\frac{1}{12}(7\pi - 5)$
C
$\frac{3}{20}(4\pi - 3)$
D
$\frac{3}{10}(4\pi - 3)$

Solution

(C) ધારો કે $I = \int_{-\pi/2}^{\pi/2} \frac{dx}{[x] + [\sin x] + 4}$.
આપણે સંકલનને $x=0$ પર વિભાજિત કરીએ છીએ:
$I = \int_{-\pi/2}^{0} \frac{dx}{[x] + [\sin x] + 4} + \int_{0}^{\pi/2} \frac{dx}{[x] + [\sin x] + 4}$.
$x \in [-\pi/2, 0)$ માટે,$[\sin x] = -1$ અને $x \in [0, \pi/2]$ માટે,$[\sin x] = 0$.
$I = \int_{-\pi/2}^{-1} \frac{dx}{[x] - 1 + 4} + \int_{-1}^{0} \frac{dx}{[x] - 1 + 4} + \int_{0}^{1} \frac{dx}{[x] + 0 + 4} + \int_{1}^{\pi/2} \frac{dx}{[x] + 0 + 4}$.
$I = \int_{-\pi/2}^{-1} 1 dx + \int_{-1}^{0} \frac{1}{2} dx + \int_{0}^{1} \frac{1}{4} dx + \int_{1}^{\pi/2} \frac{1}{5} dx$.
$I = (\frac{\pi}{2} - 1) + \frac{1}{2} + \frac{1}{4} + \frac{1}{5}(\frac{\pi}{2} - 1) = \frac{3\pi}{5} - \frac{9}{20} = \frac{3(4\pi - 3)}{20}$.
236
DifficultMCQ
સંકલન $\int_{-2}^{2} \frac{\sin^2 x}{[\frac{x}{\pi}] + \frac{1}{2}} \, dx$ ની કિંમત શોધો (જ્યાં $[x]$ એ $x$ થી નાનો અથવા તેના જેટલો મહત્તમ પૂર્ણાંક દર્શાવે છે).
A
$0$
B
$\sin 4$
C
$4$
D
$4 - \sin 4$

Solution

(A) ધારો કે $I = \int_{-2}^{2} f(x) \, dx$,જ્યાં $f(x) = \frac{\sin^2 x}{[\frac{x}{\pi}] + \frac{1}{2}}$.
અંતરાલ $[-2, 2]$ અને $\pi \approx 3.14$ હોવાથી,$\frac{x}{\pi}$ ની કિંમત $(-\frac{2}{\pi}, \frac{2}{\pi}) \approx (-0.63, 0.63)$ ની વચ્ચે છે.
તેથી,$x \in (-2, 0)$ માટે,$[\frac{x}{\pi}] = -1$,અને $x \in [0, 2)$ માટે,$[\frac{x}{\pi}] = 0$.
આપણે સંકલનને વિભાજિત કરીએ: $I = \int_{-2}^{0} \frac{\sin^2 x}{-1 + 0.5} \, dx + \int_{0}^{2} \frac{\sin^2 x}{0 + 0.5} \, dx$.
$I = \int_{-2}^{0} \frac{\sin^2 x}{-0.5} \, dx + \int_{0}^{2} \frac{\sin^2 x}{0.5} \, dx$.
$I = -2 \int_{-2}^{0} \sin^2 x \, dx + 2 \int_{0}^{2} \sin^2 x \, dx$.
ગુણધર્મ $\int_{-a}^{0} f(x) \, dx = \int_{0}^{a} f(-x) \, dx$ નો ઉપયોગ કરતા અને $\sin^2(-x) = \sin^2 x$ હોવાથી:
$I = -2 \int_{0}^{2} \sin^2 x \, dx + 2 \int_{0}^{2} \sin^2 x \, dx = 0$.
237
DifficultMCQ
જો $f(x) = \frac{2 - x \cos x}{2 + x \cos x}$ અને $g(x) = \ln x$ $(x > 0)$ હોય,તો સંકલન $\int_{-\pi/4}^{\pi/4} g(f(x)) dx$ ની કિંમત શોધો.
A
$\ln 1$
B
$\ln 2$
C
$\ln e$
D
$\ln 3$

Solution

(A) ધારો કે $I = \int_{-\pi/4}^{\pi/4} g(f(x)) dx$.
અહીં $f(-x) = \frac{2 - (-x) \cos(-x)}{2 + (-x) \cos(-x)} = \frac{2 + x \cos x}{2 - x \cos x} = \frac{1}{f(x)}$ છે.
તેથી,$g(f(-x)) = \ln(f(-x)) = \ln(1/f(x)) = -\ln(f(x)) = -g(f(x))$.
આમ,$g(f(x))$ એ અયુગ્મ વિધેય (odd function) છે.
કોઈપણ અયુગ્મ વિધેય $h(x)$ માટે,$\int_{-a}^{a} h(x) dx = 0$ થાય છે.
તેથી,$I = 0$.
કારણ કે $\ln 1 = 0$,તેથી સાચો વિકલ્પ $\ln 1$ છે.
238
DifficultMCQ
ધારો કે $f(x) = \int_{0}^{x} g(t) dt$,જ્યાં $g$ એ શૂન્યતર યુગ્મ વિધેય છે. જો $f(x+5) = g(x)$ હોય,તો $\int_{0}^{x} f(t) dt$ ની કિંમત શોધો.
A
$\int_{x+5}^{5} g(t) dt$
B
$2\int_{5}^{x-5} g(t) dt$
C
$\int_{5}^{x+5} g(t) dt$
D
$5\int_{x+5}^{5} g(t) dt$

Solution

(A) આપેલ છે કે $f(x) = \int_{0}^{x} g(t) dt$. કારણ કે $g(t)$ એ યુગ્મ વિધેય છે,તેથી $f(x)$ એ અયુગ્મ વિધેય છે કારણ કે $f(-x) = \int_{0}^{-x} g(t) dt$. $t = -u$ લેતા,$dt = -du$. તેથી $f(-x) = \int_{0}^{x} g(-u) (-du) = -\int_{0}^{x} g(u) du = -f(x)$.
આપેલ છે કે $f(x+5) = g(x)$. કારણ કે $g(x)$ યુગ્મ છે,$g(x) = g(-x)$,તેથી $f(x+5) = g(-x)$.
વધુમાં,$f$ અયુગ્મ હોવાથી,$f(x+5) = -f(-x-5)$.
આપણે $I = \int_{0}^{x} f(t) dt$ ની ગણતરી કરવાની છે.
$f(x+5) = g(x)$ પરથી,આપણી પાસે $g(t) = f(t+5)$ છે.
$g$ યુગ્મ હોવાથી,$g(t) = g(-t)$,તેથી $f(t+5) = f(-t+5)$.
વિકલનનો ઉપયોગ કરતા,$f'(x) = g(x)$.
$f(x+5) = g(x)$ નું $0$ થી $x$ સુધી સંકલન કરતા:
$\int_{0}^{x} f(t+5) dt = \int_{0}^{x} g(t) dt = f(x)$.
$u = t+5$ લેતા,$du = dt$. જ્યારે $t=0, u=5$; જ્યારે $t=x, u=x+5$.
તેથી,$\int_{5}^{x+5} f(u) du = f(x)$.
આમ,$\int_{0}^{x} f(t) dt = \int_{x+5}^{5} g(t) dt$ એ સાચો જવાબ છે.
239
DifficultMCQ
$\int_{0}^{\pi / 2} \frac{\sin^3 x}{\sin x + \cos x} dx$ નું મૂલ્ય શું છે?
A
$\frac{\pi - 2}{4}$
B
$\frac{\pi - 1}{2}$
C
$\frac{\pi - 1}{4}$
D
$\frac{\pi - 2}{8}$

Solution

(C) ધારો કે $I = \int_{0}^{\pi / 2} \frac{\sin^3 x}{\sin x + \cos x} dx$.
ગુણધર્મ $\int_{0}^{a} f(x) dx = \int_{0}^{a} f(a-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા,આપણને મળે છે:
$I = \int_{0}^{\pi / 2} \frac{\cos^3 x}{\cos x + \sin x} dx$.
$I$ માટેના બંને પદોનો સરવાળો કરતા:
$2I = \int_{0}^{\pi / 2} \frac{\sin^3 x + \cos^3 x}{\sin x + \cos x} dx$.
નિત્યસમ $a^3 + b^3 = (a+b)(a^2 - ab + b^2)$ નો ઉપયોગ કરતા:
$2I = \int_{0}^{\pi / 2} \frac{(\sin x + \cos x)(\sin^2 x - \sin x \cos x + \cos^2 x)}{\sin x + \cos x} dx$.
$2I = \int_{0}^{\pi / 2} (1 - \sin x \cos x) dx$.
$2I = \int_{0}^{\pi / 2} (1 - \frac{1}{2} \sin 2x) dx$.
$2I = [x + \frac{1}{4} \cos 2x]_{0}^{\pi / 2}$.
$2I = (\frac{\pi}{2} + \frac{1}{4} \cos \pi) - (0 + \frac{1}{4} \cos 0)$.
$2I = (\frac{\pi}{2} - \frac{1}{4}) - (0 + \frac{1}{4}) = \frac{\pi}{2} - \frac{1}{2}$.
$I = \frac{\pi - 1}{4}$.
240
DifficultMCQ
સંકલન $\int_{0}^{1} x \cot^{-1}(1 - x^2 + x^4) dx$ નું મૂલ્ય શું છે?
A
$\frac{\pi}{4} - \frac{1}{2} \log_e 2$
B
$\frac{\pi}{2} - \log_e 2$
C
$\frac{\pi}{2} - \frac{1}{2} \log_e 2$
D
$\frac{\pi}{4} - \log_e 2$

Solution

(A) ધારો કે $I = \int_{0}^{1} x \cot^{-1}(1 - x^2 + x^4) dx$.
ગુણધર્મ $\cot^{-1}(u) = \tan^{-1}(\frac{1}{u})$ નો ઉપયોગ કરતા,આપણને મળે:
$I = \int_{0}^{1} x \tan^{-1}\left(\frac{1}{1 - x^2 + x^4}\right) dx$.
આપણે દલીલને $\frac{x^2 - (x^2 - 1)}{1 + x^2(x^2 - 1)}$ તરીકે લખી શકીએ.
તેથી,$I = \int_{0}^{1} x \left[ \tan^{-1}(x^2) - \tan^{-1}(x^2 - 1) \right] dx$.
ધારો કે $x^2 = t$,તો $2x dx = dt$,તેથી $x dx = \frac{1}{2} dt$.
જ્યારે $x=0, t=0$ અને જ્યારે $x=1, t=1$.
$I = \frac{1}{2} \int_{0}^{1} \tan^{-1}(t) dt - \frac{1}{2} \int_{0}^{1} \tan^{-1}(t - 1) dt$.
બીજા સંકલન પર $\int_{0}^{a} f(t) dt = \int_{0}^{a} f(a - t) dt$ ગુણધર્મનો ઉપયોગ કરતા:
$I = \frac{1}{2} \int_{0}^{1} \tan^{-1}(t) dt - \frac{1}{2} \int_{0}^{1} \tan^{-1}(1 - t - 1) dt = \frac{1}{2} \int_{0}^{1} \tan^{-1}(t) dt - \frac{1}{2} \int_{0}^{1} \tan^{-1}(-t) dt$.
કારણ કે $\tan^{-1}(-t) = -\tan^{-1}(t)$:
$I = \frac{1}{2} \int_{0}^{1} \tan^{-1}(t) dt + \frac{1}{2} \int_{0}^{1} \tan^{-1}(t) dt = \int_{0}^{1} \tan^{-1}(t) dt$.
ખંડશઃ સંકલન કરતા: $\int \tan^{-1}(t) dt = t \tan^{-1}(t) - \int \frac{t}{1+t^2} dt = t \tan^{-1}(t) - \frac{1}{2} \ln(1+t^2)$.
$0$ થી $1$ સુધી મૂલ્ય શોધતા:
$I = [1 \cdot \tan^{-1}(1) - \frac{1}{2} \ln(2)] - [0 - 0] = \frac{\pi}{4} - \frac{1}{2} \ln 2$.
241
DifficultMCQ
$\int_{0}^{2\pi} [\sin 2x(1 + \cos 3x)] \,dx$ નું મૂલ્ય શોધો,જ્યાં $[t]$ એ મહત્તમ પૂર્ણાંક વિધેય દર્શાવે છે.
A
$\pi$
B
$-2\pi$
C
$2\pi$
D
$-\pi$

Solution

(D) ધારો કે $I = \int_{0}^{2\pi} [\sin 2x(1 + \cos 3x)] \,dx$.
ગુણધર્મ $\int_{0}^{a} f(x) \,dx = \int_{0}^{a} f(a-x) \,dx$ નો ઉપયોગ કરતા,આપણે જોઈએ છીએ કે વિધેય $f(x) = [\sin 2x(1 + \cos 3x)]$ માટે $f(2\pi - x) = [\sin(4\pi - 2x)(1 + \cos(6\pi - 3x))] = [-\sin 2x(1 + \cos 3x)]$ થાય છે.
ગુણધર્મ $\int_{0}^{a} [f(x) + f(a-x)] \,dx$ નો ઉપયોગ કરતા,આપણે જાણીએ છીએ કે કોઈપણ $x$ માટે જ્યાં $\sin 2x(1 + \cos 3x)$ પૂર્ણાંક ન હોય,ત્યાં $[t] + [-t] = -1$ થાય છે.
કારણ કે વિધેય અંતરાલ $[0, 2\pi]$ માં લગભગ દરેક જગ્યાએ પૂર્ણાંક નથી,તેથી:
$2I = \int_{0}^{2\pi} ( [\sin 2x(1 + \cos 3x)] + [-\sin 2x(1 + \cos 3x)] ) \,dx$
$2I = \int_{0}^{2\pi} -1 \,dx = -2\pi$.
તેથી,$I = -\pi$.
242
DifficultMCQ
જો $f(a+b+1-x)=f(x)$ તમામ $x$ માટે હોય,જ્યાં $a$ અને $b$ નિશ્ચિત ધન વાસ્તવિક સંખ્યાઓ છે,તો $\frac{1}{a+b} \int_{a}^{b} x(f(x)+f(x+1)) dx$ ની કિંમત શું થાય?
A
$\int_{a+1}^{b+1} f(x) dx$
B
$\int_{a+1}^{b+1} f(x+1) dx$
C
$\int_{a+1}^{b-1} f(x+1) dx$
D
$\int_{a-1}^{b-1} f(x) dx$

Solution

(D) ધારો કે $I = \frac{1}{a+b} \int_{a}^{b} x(f(x)+f(x+1)) dx \quad \dots(1)$
ગુણધર્મ $\int_{a}^{b} g(x) dx = \int_{a}^{b} g(a+b-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = \frac{1}{a+b} \int_{a}^{b} (a+b-x)(f(a+b-x)+f(a+b-x+1)) dx$
આપેલ છે કે $f(a+b+1-x) = f(x)$,તેથી $f(a+b-x) = f(x+1)$.
આમ,$I = \frac{1}{a+b} \int_{a}^{b} (a+b-x)(f(x+1)+f(x)) dx \quad \dots(2)$
$(1)$ અને $(2)$ નો સરવાળો કરતા:
$2I = \frac{1}{a+b} \int_{a}^{b} (a+b)(f(x)+f(x+1)) dx = \int_{a}^{b} (f(x)+f(x+1)) dx$
$f(a+b+1-x) = f(x)$ હોવાથી,$t = a+b+1-x$ લેતા,$dt = -dx$. જ્યારે $x=a, t=b+1$; જ્યારે $x=b, t=a+1$.
$\int_{a}^{b} f(x) dx = \int_{a+1}^{b+1} f(a+b+1-t) dt = \int_{a+1}^{b+1} f(t) dt$.
આમ,$2I = \int_{a}^{b} f(x) dx + \int_{a}^{b} f(x+1) dx = \int_{a+1}^{b+1} f(x+1) dx + \int_{a}^{b} f(x+1) dx$. આનું સાદું રૂપ $I = \int_{a}^{b} f(x+1) dx = \int_{a-1}^{b-1} f(x) dx$ થાય છે.
243
DifficultMCQ
$\int_{0}^{2 \pi} \frac{x \sin^{8} x}{\sin^{8} x + \cos^{8} x} dx$ ની કિંમત શોધો.
A
$2 \pi$
B
$4 \pi$
C
$2 \pi^{2}$
D
$\pi^{2}$

Solution

(D) ધારો કે $I = \int_{0}^{2 \pi} \frac{x \sin^{8} x}{\sin^{8} x + \cos^{8} x} dx$.
ગુણધર્મ $\int_{0}^{a} f(x) dx = \int_{0}^{a} f(a-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = \int_{0}^{2 \pi} \frac{(2 \pi - x) \sin^{8}(2 \pi - x)}{\sin^{8}(2 \pi - x) + \cos^{8}(2 \pi - x)} dx = \int_{0}^{2 \pi} \frac{(2 \pi - x) \sin^{8} x}{\sin^{8} x + \cos^{8} x} dx$.
બંને સમીકરણોનો સરવાળો કરતા:
$2I = \int_{0}^{2 \pi} \frac{2 \pi \sin^{8} x}{\sin^{8} x + \cos^{8} x} dx = 2 \pi \int_{0}^{2 \pi} \frac{\sin^{8} x}{\sin^{8} x + \cos^{8} x} dx$.
$I = \pi \int_{0}^{2 \pi} \frac{\sin^{8} x}{\sin^{8} x + \cos^{8} x} dx$.
ગુણધર્મ $\int_{0}^{2a} f(x) dx = 2 \int_{0}^{a} f(x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = 2 \pi \int_{0}^{\pi} \frac{\sin^{8} x}{\sin^{8} x + \cos^{8} x} dx = 4 \pi \int_{0}^{\pi/2} \frac{\sin^{8} x}{\sin^{8} x + \cos^{8} x} dx$.
હવે $\int_{0}^{a} f(x) dx = \int_{0}^{a} f(a-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = 4 \pi \int_{0}^{\pi/2} \frac{\cos^{8} x}{\cos^{8} x + \sin^{8} x} dx$.
બંનેનો સરવાળો કરતા: $2I = 4 \pi \int_{0}^{\pi/2} 1 dx = 4 \pi \cdot \frac{\pi}{2} = 2 \pi^{2}$.
તેથી,$I = \pi^{2}$.
244
MediumMCQ
$\int_{-\frac{\pi}{4}}^{\frac{\pi}{4}} \sin^{2} x \, dx$ ની કિંમત શોધો.
A
$\frac{\pi-2}{4}$
B
$\frac{\pi+2}{4}$
C
$\frac{\pi-1}{4}$
D
$\frac{\pi+1}{4}$

Solution

(A) અહીં $f(x) = \sin^{2} x$ એ યુગ્મ વિધેય છે કારણ કે $f(-x) = \sin^{2}(-x) = (-\sin x)^{2} = \sin^{2} x = f(x)$.
તેથી,નિશ્ચિત સંકલનના ગુણધર્મ $\int_{-a}^{a} f(x) \, dx = 2 \int_{0}^{a} f(x) \, dx$ મુજબ,આપણને મળે છે:
$\int_{-\frac{\pi}{4}}^{\frac{\pi}{4}} \sin^{2} x \, dx = 2 \int_{0}^{\frac{\pi}{4}} \sin^{2} x \, dx$
નિત્યસમ $\sin^{2} x = \frac{1 - \cos 2x}{2}$ નો ઉપયોગ કરતા:
$= 2 \int_{0}^{\frac{\pi}{4}} \frac{1 - \cos 2x}{2} \, dx = \int_{0}^{\frac{\pi}{4}} (1 - \cos 2x) \, dx$
$= \left[ x - \frac{\sin 2x}{2} \right]_{0}^{\frac{\pi}{4}}$
$= \left( \frac{\pi}{4} - \frac{\sin(\frac{\pi}{2})}{2} \right) - (0 - 0)$
$= \frac{\pi}{4} - \frac{1}{2} = \frac{\pi - 2}{4}$
245
Medium
$\int_{0}^{\pi} \frac{x \sin x}{1+\cos ^{2} x} d x$ ની કિંમત શોધો.

Solution

ધારો કે $I = \int_{0}^{\pi} \frac{x \sin x}{1+\cos ^{2} x} d x$.
ગુણધર્મ $\int_{0}^{a} f(x) dx = \int_{0}^{a} f(a-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = \int_{0}^{\pi} \frac{(\pi - x) \sin(\pi - x)}{1 + \cos^2(\pi - x)} dx = \int_{0}^{\pi} \frac{(\pi - x) \sin x}{1 + \cos^2 x} dx$.
$I = \pi \int_{0}^{\pi} \frac{\sin x}{1 + \cos^2 x} dx - \int_{0}^{\pi} \frac{x \sin x}{1 + \cos^2 x} dx$.
$I = \pi \int_{0}^{\pi} \frac{\sin x}{1 + \cos^2 x} dx - I$.
$2I = \pi \int_{0}^{\pi} \frac{\sin x}{1 + \cos^2 x} dx$.
$I = \frac{\pi}{2} \int_{0}^{\pi} \frac{\sin x}{1 + \cos^2 x} dx$.
ધારો કે $\cos x = t$,તેથી $-\sin x dx = dt$. જ્યારે $x=0, t=1$ અને જ્યારે $x=\pi, t=-1$.
$I = \frac{\pi}{2} \int_{1}^{-1} \frac{-dt}{1 + t^2} = \frac{\pi}{2} \int_{-1}^{1} \frac{dt}{1 + t^2}$.
$\frac{1}{1+t^2}$ એ યુગ્મ વિધેય હોવાથી,$I = \frac{\pi}{2} \times 2 \int_{0}^{1} \frac{dt}{1 + t^2} = \pi [\tan^{-1} t]_{0}^{1}$.
$I = \pi (\tan^{-1}(1) - \tan^{-1}(0)) = \pi (\frac{\pi}{4} - 0) = \frac{\pi^2}{4}$.
246
MediumMCQ
$\int_{-1}^{1} \sin^{5} x \cos^{4} x \, dx$ ની કિંમત શોધો.
A
$0$
B
$1$
C
$-1$
D
$2$

Solution

(A) ધારો કે $I = \int_{-1}^{1} \sin^{5} x \cos^{4} x \, dx$.
$f(x) = \sin^{5} x \cos^{4} x$ લો.
આપણે $f(-x)$ ની કિંમત શોધીને વિધેય યુગ્મ છે કે અયુગ્મ તે ચકાસીએ:
$f(-x) = \sin^{5}(-x) \cos^{4}(-x) = (-\sin x)^{5} (\cos x)^{4} = -\sin^{5} x \cos^{4} x = -f(x)$.
અહીં $f(-x) = -f(x)$ હોવાથી,વિધેય $f(x)$ એ અયુગ્મ વિધેય છે.
નિશ્ચિત સંકલનના ગુણધર્મ મુજબ,જો $f(x)$ અયુગ્મ વિધેય હોય,તો $\int_{-a}^{a} f(x) \, dx = 0$ થાય.
તેથી,$I = 0$.
247
DifficultMCQ
$\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin ^{4} x}{\sin ^{4} x+\cos ^{4} x} d x$ ની કિંમત શોધો.
A
$\frac{\pi}{2}$
B
$\frac{\pi}{4}$
C
$\frac{\pi}{8}$
D
$\pi$

Solution

(B) ધારો કે $I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin ^{4} x}{\sin ^{4} x+\cos ^{4} x} d x$ ..... $(1)$
ગુણધર્મ $\int_{0}^{a} f(x) dx = \int_{0}^{a} f(a-x) dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin ^{4} (\frac{\pi}{2} - x)}{\sin ^{4} (\frac{\pi}{2} - x) + \cos ^{4} (\frac{\pi}{2} - x)} dx$
કારણ કે $\sin(\frac{\pi}{2} - x) = \cos x$ અને $\cos(\frac{\pi}{2} - x) = \sin x$,તેથી:
$I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\cos ^{4} x}{\cos ^{4} x + \sin ^{4} x} dx$ ..... $(2)$
$(1)$ અને $(2)$ નો સરવાળો કરતા:
$2I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin ^{4} x + \cos ^{4} x}{\sin ^{4} x + \cos ^{4} x} dx$
$2I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} 1 dx = [x]_{0}^{\frac{\pi}{2}} = \frac{\pi}{2}$
તેથી,$I = \frac{\pi}{4}$.
248
Difficult
કિંમત શોધો: $\int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \frac{d x}{1+\sqrt{\tan x}}$

Solution

(A) ધારો કે $I = \int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \frac{d x}{1+\sqrt{\tan x}} = \int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \frac{\sqrt{\cos x} d x}{\sqrt{\cos x}+\sqrt{\sin x}}$ .... $(1)$
ગુણધર્મ $\int_{a}^{b} f(x) d x = \int_{a}^{b} f(a+b-x) d x$ નો ઉપયોગ કરતા,જ્યાં $a+b = \frac{\pi}{6} + \frac{\pi}{3} = \frac{\pi}{2}$.
તેથી,$I = \int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \frac{\sqrt{\cos(\frac{\pi}{2}-x)} d x}{\sqrt{\cos(\frac{\pi}{2}-x)} + \sqrt{\sin(\frac{\pi}{2}-x)}} = \int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \frac{\sqrt{\sin x} d x}{\sqrt{\sin x} + \sqrt{\cos x}}$ .... $(2)$
$(1)$ અને $(2)$ નો સરવાળો કરતા,આપણને મળે છે:
$2I = \int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \frac{\sqrt{\cos x} + \sqrt{\sin x}}{\sqrt{\cos x} + \sqrt{\sin x}} d x = \int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} 1 d x$
$2I = [x]_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} = \frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{6} = \frac{\pi}{6}$
તેથી,$I = \frac{\pi}{12}$.
249
Difficult
$\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \log \sin x \, dx$ ની કિંમત શોધો.

Solution

(C) ધારો કે $I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \log \sin x \, dx$
ગુણધર્મ $\int_{0}^{a} f(x) \, dx = \int_{0}^{a} f(a-x) \, dx$ નો ઉપયોગ કરતા:
$I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \log \sin \left(\frac{\pi}{2}-x\right) \, dx = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \log \cos x \, dx$
$I$ ના બંને સમીકરણોનો સરવાળો કરતા:
$2I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} (\log \sin x + \log \cos x) \, dx = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \log(\sin x \cos x) \, dx$
લોગેરિધમની અંદર $2$ વડે ગુણતા અને ભાગતા:
$2I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \log\left(\frac{\sin 2x}{2}\right) \, dx = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \log \sin 2x \, dx - \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \log 2 \, dx$
$2I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \log \sin 2x \, dx - \frac{\pi}{2} \log 2$
પ્રથમ સંકલન માટે,$2x = t$ લેતા,$2 \, dx = dt$. જ્યારે $x=0, t=0$; જ્યારે $x=\frac{\pi}{2}, t=\pi$:
$\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \log \sin 2x \, dx = \frac{1}{2} \int_{0}^{\pi} \log \sin t \, dt = \frac{1}{2} \times 2 \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \log \sin t \, dt = I$ (કારણ કે $\int_{0}^{2a} f(x) \, dx = 2 \int_{0}^{a} f(x) \, dx$ જો $f(2a-x) = f(x)$ હોય)
કિંમત મૂકતા:
$2I = I - \frac{\pi}{2} \log 2$
$I = -\frac{\pi}{2} \log 2$
250
Difficult
નિશ્ચિત સંકલનના ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરીને,$\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos ^{2} x d x$ નું મૂલ્ય શોધો.

Solution

ધારો કે $I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos ^{2} x d x$ ..... $(1)$
ગુણધર્મ $\int_{0}^{a} f(x) d x = \int_{0}^{a} f(a-x) d x$ નો ઉપયોગ કરતા,આપણને મળે છે:
$I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos ^{2} \left(\frac{\pi}{2} - x\right) d x$
કારણ કે $\cos(\frac{\pi}{2} - x) = \sin x$,તેથી:
$I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \sin ^{2} x d x$ ..... $(2)$
$(1)$ અને $(2)$ નો સરવાળો કરતા,આપણને મળે છે:
$2I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} (\sin ^{2} x + \cos ^{2} x) d x$
કારણ કે $\sin ^{2} x + \cos ^{2} x = 1$,તેથી:
$2I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} 1 d x$
$2I = [x]_{0}^{\frac{\pi}{2}}$
$2I = \frac{\pi}{2} - 0$
$2I = \frac{\pi}{2}$
$I = \frac{\pi}{4}$

7-2.Definite Integral — Properties of definite integration · Frequently Asked Questions

1Are these 7-2.Definite Integral questions useful for JEE and NEET?

Yes. All questions in this section are mapped to JEE Main and NEET exam patterns. Previous year questions from JEE Main, NEET, GUJCET and state-level exams are included with full solutions.

2Can I switch to Hindi or Gujarati for these questions?

Yes. Use the language tabs in the hero section or the sidebar to view the same questions and solutions in English, Hindi or Gujarati.

3How do I generate a question paper from this subtopic?

Use the Vedclass Exam Paper Generator — select the chapter and subtopic, set difficulty, and generate Sets A, B, C, D automatically. First 3 chapters of every subject are free.

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D papers from this chapter in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo
For Teachers & Institutes

Generate a 7-2.Definite Integral Exam Paper in 2 Minutes

Select subtopic & difficulty — Sets A, B, C, D auto-generated with No Repeat logic.

First 3 chapters of every subject are free — no payment required.