Gujarati

Maxima and Minima Questions in Gujarati

Class 12 Mathematics · Applications of Derivatives · Maxima and Minima

760+

Questions

Gujarati

Language

100%

With Solutions

Showing 50 of 760 questions in Gujarati

251
AdvancedMCQ
ધારો કે $f: R \to R$,$f(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d$ ને કોઈ અંતિમ મૂલ્ય (extreme value) નથી. તો નીચેનામાંથી કયું હંમેશા સાચું છે?
A
$3a + 2b + c \ge 0$
B
$c \le 0$
C
$(3a + 2b + c)c \ge 0$
D
$3a + 2b + 2c \ge 0$

Solution

(C) ત્રિઘાત વિધેય $f(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d$ ને કોઈ અંતિમ મૂલ્ય ન હોય તે માટે,તેનું વિકલન $f'(x) = 3ax^2 + 2bx + c$ એ ચિહ્ન બદલવું જોઈએ નહીં.
આનો અર્થ એ છે કે $f'(x)$ એ તમામ $x \in R$ માટે કાં તો હંમેશા $\ge 0$ અથવા હંમેશા $\le 0$ હોવું જોઈએ.
આ સૂચવે છે કે દ્વિઘાત પદાવલિ $g(x) = 3ax^2 + 2bx + c$ ચિહ્ન બદલતી નથી.
દ્વિઘાત સમીકરણ $g(x) = Ax^2 + Bx + C$ માટે અચળ ચિહ્ન જાળવી રાખવા માટે,તેનો વિવેચક $D = B^2 - 4AC$ એ $\le 0$ હોવો જોઈએ.
અહીં,$D = (2b)^2 - 4(3a)(c) = 4b^2 - 12ac \le 0$,જે સૂચવે છે કે $b^2 \le 3ac$.
જો $f'(x)$ ચિહ્ન બદલતું નથી,તો કોઈપણ $x_1, x_2 \in R$ માટે $f'(x_1)$ અને $f'(x_2)$ સમાન ચિહ્ન ધરાવતા હોવા જોઈએ.
ખાસ કરીને,$f'(1) = 3a + 2b + c$ અને $f'(0) = c$ સમાન ચિહ્ન ધરાવતા હોવા જોઈએ અથવા શૂન્ય હોવા જોઈએ.
તેથી,તેમનો ગુણાકાર અ-ઋણ હોવો જોઈએ: $(3a + 2b + c)c \ge 0$.
252
AdvancedMCQ
ધારો કે એક લંબવૃત્તીય નળાકારની ત્રિજ્યા અને ઊંચાઈ વચ્ચેનો સંબંધ $r^2 + h = 6$ છે. જો નળાકારનું ઘનફળ મહત્તમ હોય,તો $\frac{r}{h}$ ની કિંમત શોધો.
A
$\frac{1}{\sqrt{3}}$
B
$\sqrt{3}$
C
$1$
D
$3$

Solution

(A) લંબવૃત્તીય નળાકારનું ઘનફળ $V = \pi r^2 h$ છે.
આપેલ સંબંધ $r^2 + h = 6$ પરથી,$h = 6 - r^2$ લખી શકાય.
આ કિંમત ઘનફળના સૂત્રમાં મૂકતા: $V = \pi r^2 (6 - r^2) = \pi (6r^2 - r^4)$.
મહત્તમ ઘનફળ મેળવવા માટે,$V$ નું $r$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરતા: $\frac{dV}{dr} = \pi (12r - 4r^3)$.
$\frac{dV}{dr} = 0$ લેતા,$12r - 4r^3 = 0$ મળે,જેનો અર્થ છે કે $4r(3 - r^2) = 0$.
$r > 0$ હોવાથી,$r^2 = 3$,એટલે કે $r = \sqrt{3}$.
$r^2 = 3$ ને $h = 6 - r^2$ માં મૂકતા,$h = 6 - 3 = 3$ મળે.
તેથી,ગુણોત્તર $\frac{r}{h} = \frac{\sqrt{3}}{3} = \frac{1}{\sqrt{3}}$ થાય.
253
AdvancedMCQ
અંતરાલ $(0, 1)$ માં,વિધેય $f(x) = |x \ln x|$ ની મહત્તમ કિંમત શું છે?
A
$0$
B
$1$
C
$e$
D
$e^{-1}$

Solution

(D) $x \in (0, 1)$ માટે,$\ln x < 0$ છે,તેથી $x \ln x < 0$ થાય.
આમ,$f(x) = |x \ln x| = -x \ln x$.
ક્રિટિકલ પોઈન્ટ્સ શોધવા માટે,આપણે વિકલન કરીએ: $f'(x) = -(1 \cdot \ln x + x \cdot \frac{1}{x}) = -(1 + \ln x)$.
$f'(x) = 0$ લેતા,$1 + \ln x = 0$ મળે,જેનો અર્થ છે કે $\ln x = -1$,તેથી $x = e^{-1} = \frac{1}{e}$.
કારણ કે $x < \frac{1}{e}$ માટે $f'(x) > 0$ અને $x > \frac{1}{e}$ માટે $f'(x) < 0$ છે,તેથી વિધેય $x = \frac{1}{e}$ આગળ સ્થાનિક મહત્તમ કિંમત ધરાવે છે.
મહત્તમ કિંમત $f(\frac{1}{e}) = -(\frac{1}{e}) \ln(\frac{1}{e}) = -(\frac{1}{e})(-1) = \frac{1}{e} = e^{-1}$ છે.
254
AdvancedMCQ
વિધેય $f(x) = \frac{x^2 - 2}{\sqrt{1 + x^2}}$ માટે:
A
હંમેશા વધતું વિધેય છે
B
હંમેશા ઘટતું વિધેય છે
C
બરાબર એક ન્યૂનતમ બિંદુ ધરાવે છે
D
બરાબર એક મહત્તમ બિંદુ ધરાવે છે

Solution

(C) આપેલ છે કે $f(x) = \frac{x^2 - 2}{\sqrt{1 + x^2}}$.
ક્રિટિકલ પોઈન્ટ્સ શોધવા માટે,આપણે ભાગાકારના નિયમનો ઉપયોગ કરીને વિકલન $f'(x)$ શોધીએ છીએ:
$f'(x) = \frac{\sqrt{1+x^2}(2x) - (x^2-2)\frac{1}{2\sqrt{1+x^2}}(2x)}{1+x^2}$
$f'(x) = \frac{2x(1+x^2) - x(x^2-2)}{(1+x^2)^{3/2}}$
$f'(x) = \frac{2x + 2x^3 - x^3 + 2x}{(1+x^2)^{3/2}} = \frac{x^3 + 4x}{(1+x^2)^{3/2}} = \frac{x(x^2 + 4)}{(1+x^2)^{3/2}}$.
બધા $x \in \mathbb{R}$ માટે $x^2 + 4 > 0$ અને $(1+x^2)^{3/2} > 0$ હોવાથી,$f'(x)$ ની નિશાની ફક્ત $x$ પર આધાર રાખે છે.
$x < 0$ માટે,$f'(x) < 0$ (વિધેય ઘટે છે).
$x > 0$ માટે,$f'(x) > 0$ (વિધેય વધે છે).
$x = 0$ આગળ,$f'(x) = 0$ થાય છે અને નિશાની ઋણથી ધન તરફ બદલાય છે,જે દર્શાવે છે કે $x = 0$ એ સ્થાનિક ન્યૂનતમ બિંદુ છે.
આમ,વિધેય બરાબર એક ન્યૂનતમ બિંદુ ધરાવે છે.
Solution diagram
255
AdvancedMCQ
જો $g(x) = 2f(2x^3 - 3x^2) + f(6x^2 - 4x^3 - 3)$,$\forall x \in R$ અને $f''(x) > 0$,$\forall x \in R$ હોય,તો $g'(x) > 0$ માટે $x$ કયા અંતરાલમાં હશે?
A
$\left( - \infty , - \frac{1}{2} \right) \cup \left( 0,1 \right)$
B
$\left( - \frac{1}{2},0 \right) \cup \left( 1,\infty \right)$
C
$\left( 0,\infty \right)$
D
$\left( - \infty ,1 \right)$

Solution

(B) આપેલ છે કે $f''(x) > 0$,તેથી $f'(x)$ એ વધતું વિધેય છે.
$g'(x) = 2f'(2x^3 - 3x^2) \cdot (6x^2 - 6x) + f'(6x^2 - 4x^3 - 3) \cdot (12x - 12x^2)$
$g'(x) = 12x(x - 1) [f'(2x^3 - 3x^2) - f'(6x^2 - 4x^3 - 3)]$
$f'(x)$ વધતું હોવાથી,$f'(A) > f'(B) \iff A > B$.
અહીં $A - B = 3(x - 1)^2(2x + 1)$.
તેથી,$f'(A) - f'(B) > 0$ ત્યારે જ થાય જ્યારે $x > -\frac{1}{2}$ ($x \neq 1$ માટે).
$g'(x) > 0$ માટે $12x(x - 1)$ અને $(f'(A) - f'(B))$ ના ચિહ્નો સમાન હોવા જોઈએ.
કિસ્સો $I$: $x(x - 1) > 0$ અને $x > -\frac{1}{2}$,જે $x \in (1, \infty)$ આપે છે.
કિસ્સો $II$: $x(x - 1) < 0$ અને $x < -\frac{1}{2}$,જે $x \in (-\frac{1}{2}, 0)$ આપે છે.
આમ,$g'(x) > 0$ માટે $x \in (-\frac{1}{2}, 0) \cup (1, \infty)$.
256
MediumMCQ
વિધેય $f(x) = x + \sin x$ માટે સ્થાનિક મહત્તમ મૂલ્યના બિંદુઓની સંખ્યા કેટલી છે?
A
$0$
B
$1$
C
$2$
D
અનંત

Solution

(A) આપેલ વિધેય $f(x) = x + \sin x$ છે.
સ્થાનિક મહત્તમ મૂલ્ય શોધવા માટે,આપણે પ્રથમ વિકલિત $f'(x) = 1 + \cos x$ મેળવીએ છીએ.
$f'(x) = 0$ લેતા,આપણને $1 + \cos x = 0$ મળે છે,જેનો અર્થ છે કે $\cos x = -1$.
આ કિંમતો $x = (2n + 1)\pi$ પર મળે છે,જ્યાં $n$ કોઈ પણ પૂર્ણાંક છે.
હવે,આપણે આ નિર્ણાયક બિંદુઓની આસપાસ $f'(x)$ ની નિશાની તપાસીએ છીએ. કારણ કે તમામ $x$ માટે $\cos x \geq -1$ છે,તેથી $f'(x) = 1 + \cos x \geq 0$ થાય છે.
કારણ કે $f'(x)$ કોઈ પણ બિંદુ $x = (2n + 1)\pi$ પર ધનમાંથી ઋણમાં નિશાની બદલતું નથી,તેથી વિધેય સતત વધતું વિધેય છે અને તેને કોઈ સ્થાનિક મહત્તમ મૂલ્ય નથી.
તેથી,સ્થાનિક મહત્તમ મૂલ્યના બિંદુઓની સંખ્યા $0$ છે.
257
AdvancedMCQ
ત્રિકોણ $ABC$ માં અંતર્ગત સમાંતરબાજુ ચતુષ્કોણનું મહત્તમ ક્ષેત્રફળ (આપેલ છે કે $A$ એ સમાંતરબાજુ ચતુષ્કોણના શિરોબિંદુઓ પૈકીનું એક છે) કેટલું થાય? (જ્યાં સંજ્ઞાઓ $\Delta ABC$ માં તેમના સામાન્ય અર્થ ધરાવે છે)
A
$\frac{bc}{8} \sin A$
B
$\frac{bc}{2} \sin A$
C
$\frac{bc}{4} \sin A$
D
$\frac{bc}{3} \sin A$

Solution

(C) ધારો કે $AF = x$. આકૃતિ મુજબ,$\Delta AFE \sim \Delta ABC$ હોવાથી,$\frac{FE}{BC} = \frac{AF}{AB} = \frac{AE}{AC}$ થાય.
તેથી,$FE = \frac{c}{b}(b-x)$. સમાંતરબાજુ ચતુષ્કોણની ઊંચાઈ $h = x \sin A$ છે.
ક્ષેત્રફળ $A(x) = FE \cdot h = \frac{c}{b}(b-x) \cdot x \sin A = \frac{c \sin A}{b} (bx - x^2)$.
મહત્તમ કરવા માટે,$\frac{dA}{dx} = \frac{c \sin A}{b} (b - 2x) = 0 \Rightarrow x = \frac{b}{2}$.
મહત્તમ ક્ષેત્રફળ $= \frac{c \sin A}{b} (b(\frac{b}{2}) - (\frac{b}{2})^2) = \frac{c \sin A}{b} (\frac{b^2}{4}) = \frac{bc}{4} \sin A$.
Solution diagram
258
AdvancedMCQ
બિંદુ $(0,0)$ નું વક્ર $y = e^x + e^{-x}$ થી લઘુત્તમ અંતર કેટલું છે?
A
$1$
B
$2$
C
$\sqrt{2}$
D
$e + \frac{1}{e}$

Solution

(B) આપેલ વક્ર $y = e^x + e^{-x}$ છે.
આપણે ઉગમબિંદુ $(0,0)$ થી આ વક્ર સુધીનું લઘુત્તમ અંતર શોધવા માંગીએ છીએ.
$f(x) = e^x + e^{-x}$ લો. $AM$-$GM$ અસમતા મુજબ,$e^x + e^{-x} \ge 2\sqrt{e^x \cdot e^{-x}} = 2\sqrt{1} = 2$.
$y$ ની ન્યૂનતમ કિંમત $2$ છે,જે $x = 0$ પર મળે છે.
આમ,વક્ર પરનું ઉગમબિંદુની સૌથી નજીકનું બિંદુ $(0,2)$ છે.
$(0,0)$ અને $(0,2)$ વચ્ચેનું અંતર $\sqrt{(0-0)^2 + (2-0)^2} = \sqrt{4} = 2$ છે.
Solution diagram
259
AdvancedMCQ
આપેલ $\lambda \in [0, 20]$ માટે,$\lambda$ ના એવા પૂર્ણાંક મૂલ્યોની સંખ્યા શોધો જેના માટે વિધેય $f(x) = x^3 - 12x + \lambda$ ને સ્થાનીય મહત્તમ બિંદુ હોય.
A
$5$
B
$4$
C
$0$
D
$21$

Solution

(D) આપેલ વિધેય $f(x) = x^3 - 12x + \lambda$ છે.
સ્થાનીય મહત્તમ અને ન્યૂનતમ બિંદુઓ શોધવા માટે,આપણે પ્રથમ વિકલન કરીએ છીએ:
$f'(x) = 3x^2 - 12$.
$f'(x) = 0$ લેતા $3(x^2 - 4) = 0$ મળે છે,જેનો અર્થ છે કે $x = 2$ અથવા $x = -2$.
હવે,આપણે દ્વિતીય વિકલન ચકાસીએ છીએ:
$f''(x) = 6x$.
$x = -2$ આગળ,$f''(-2) = 6(-2) = -12 < 0$,જે દર્શાવે છે કે $x = -2$ આગળ સ્થાનીય મહત્તમ છે.
$x = 2$ આગળ,$f''(2) = 6(2) = 12 > 0$,જે દર્શાવે છે કે $x = 2$ આગળ સ્થાનીય ન્યૂનતમ છે.
ત્રિઘાત બહુપદી $f(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d$ માટે સ્થાનીય મહત્તમ અને ન્યૂનતમનું અસ્તિત્વ માત્ર તેના વિકલન $f'(x) = 3ax^2 + 2bx + c$ પર આધાર રાખે છે,અને અહીં $f'(x) = 3x^2 - 12$ એ $\lambda$ થી સ્વતંત્ર છે,તેથી વિધેય $f(x)$ ને $\lambda$ ના તમામ મૂલ્યો માટે સ્થાનીય મહત્તમ બિંદુ હશે.
આપેલ $\lambda \in [0, 20]$ માટે,$\lambda$ ના પૂર્ણાંક મૂલ્યો $\{0, 1, 2, \dots, 20\}$ છે.
આવા મૂલ્યોની કુલ સંખ્યા $20 - 0 + 1 = 21$ છે.
260
AdvancedMCQ
વિધેય $f(x) = -1 + \frac{2}{2^{x^2} + 1}$ ની મહત્તમ કિંમત શું છે?
A
$1$
B
$3/2$
C
$2/3$
D
$0$

Solution

(D) આપેલ વિધેય $f(x) = -1 + \frac{2}{2^{x^2} + 1}$ છે.
$f(x)$ ની મહત્તમ કિંમત શોધવા માટે,આપણે પદ $\frac{2}{2^{x^2} + 1}$ ને મહત્તમ બનાવવું પડશે.
કોઈપણ અપૂર્ણાંક ત્યારે મહત્તમ બને છે જ્યારે તેનો છેદ ન્યૂનતમ હોય.
છેદ $2^{x^2} + 1$ ત્યારે ન્યૂનતમ થાય જ્યારે $2^{x^2}$ ન્યૂનતમ હોય.
બધા વાસ્તવિક $x$ માટે $x^2 \ge 0$ હોવાથી,$x^2$ ની ન્યૂનતમ કિંમત $0$ છે,જે $x = 0$ પર મળે છે.
$x = 0$ પર,$2^{x^2} = 2^0 = 1$ થાય.
આમ,છેદની ન્યૂનતમ કિંમત $1 + 1 = 2$ છે.
તેથી,અપૂર્ણાંકની મહત્તમ કિંમત $\frac{2}{2} = 1$ છે.
પરિણામે,$f(x)$ ની મહત્તમ કિંમત $f(0) = -1 + 1 = 0$ છે.
261
AdvancedMCQ
જો $y = a \ln |x + 1| + b(x + 1)^2 + x$ ની $x = 0$ આગળ અંતિમ કિંમત (extremum value) $4$ હોય,તો $(a, b)$ ની કિંમત શોધો.
A
$(-9, 4)$
B
$(9, -4)$
C
$(5, -4)$
D
$(5, 4)$

Solution

(A) આપેલ વિધેય $y = a \ln |x + 1| + b(x + 1)^2 + x$ છે.
વિધેયને $x = 0$ આગળ અંતિમ કિંમત મળે છે,તેથી $x = 0$ આગળ વિધેયની કિંમત $4$ છે.
સમીકરણમાં $x = 0$ અને $y = 4$ મૂકતા:
$4 = a \ln |0 + 1| + b(0 + 1)^2 + 0$
$4 = a \ln(1) + b(1)^2 + 0$
કારણ કે $\ln(1) = 0$,તેથી $4 = 0 + b + 0$,જેનો અર્થ છે કે $b = 4$.
હવે,વિકલન $\frac{dy}{dx}$ મેળવો:
$\frac{dy}{dx} = \frac{a}{x + 1} + 2b(x + 1) + 1$.
અંતિમ બિંદુએ,વિકલન શૂન્ય હોય છે. તેથી $x = 0$ આગળ,$\frac{dy}{dx} = 0$:
$\frac{a}{0 + 1} + 2b(0 + 1) + 1 = 0$
$a + 2b + 1 = 0$.
સમીકરણમાં $b = 4$ મૂકતા:
$a + 2(4) + 1 = 0$
$a + 8 + 1 = 0$
$a + 9 = 0 \Rightarrow a = -9$.
તેથી,$(a, b) = (-9, 4)$.
262
AdvancedMCQ
ધારો કે $f(x) = \begin{cases} 3 - x, & 0 \le x < 1 \\ x^2 + \log_e b, & x \ge 1 \end{cases}$. $b$ ની કિંમતોનો ગણ શોધો જેથી $f(x)$ ને $x = 1$ આગળ સ્થાનિક ન્યૂનતમ મૂલ્ય મળે.
A
$(0, 1]$
B
$(0, e]$
C
$[e, \infty)$
D
$[1, \infty)$

Solution

(B) $f(x)$ ને $x = 1$ આગળ સ્થાનિક ન્યૂનતમ મૂલ્ય મળે તે માટે,વિધેય $f(1) \le f(1 - h)$ અને $f(1) \le f(1 + h)$ શરતોનું પાલન કરવું જોઈએ,જ્યાં $h > 0$ ખૂબ નાની કિંમત છે.
પ્રથમ,$x = 1$ આગળ ડાબી બાજુનું લક્ષ (left-hand limit) મેળવીએ:
$f(1^-) = \lim_{x \to 1^-} (3 - x) = 3 - 1 = 2$.
હવે,$x = 1$ આગળ વિધેયનું મૂલ્ય મેળવીએ:
$f(1) = 1^2 + \log_e b = 1 + \log_e b$.
$x > 1$ માટે,$f(x) = x^2 + \log_e b$. અહીં $f'(x) = 2x > 0$ હોવાથી,$x > 1$ માટે વિધેય વધતું વિધેય છે. તેથી,$x = 1$ ની આસપાસના વિસ્તારમાં $x > 1$ માટે $f(x) \ge f(1)$ થશે.
$x < 1$ માટે,$f(x) = 3 - x$. અહીં $f'(x) = -1 < 0$ હોવાથી,$x < 1$ માટે વિધેય ઘટતું વિધેય છે. તેથી,$x = 1$ ની આસપાસના વિસ્તારમાં $x < 1$ માટે $f(x) > f(1^-) = 2$ થશે.
$x = 1$ આગળ સ્થાનિક ન્યૂનતમ મૂલ્ય માટે,આપણે $f(1) \le f(1^-)$ ની જરૂર છે:
$1 + \log_e b \le 2$
$\log_e b \le 1$
$b \le e^1 = e$.
લોગેરિધમ $\log_e b$ માત્ર $b > 0$ માટે વ્યાખ્યાયિત હોવાથી,$b$ ની કિંમતોનો ગણ $(0, e]$ છે.
263
AdvancedMCQ
આપેલ ગોળામાં અંતર્ગત મહત્તમ ઘનફળ ધરાવતા શંકુની ઊંચાઈ અને ગોળાના વ્યાસનો ગુણોત્તર કેટલો થાય?
A
$2/3$
B
$3/4$
C
$1/3$
D
$1/4$

Solution

(A) ધારો કે $R$ ત્રિજ્યાવાળા ગોળામાં અંતર્ગત શંકુની ઊંચાઈ $h$ છે. ગોળાનું કેન્દ્ર $O$ છે. કેન્દ્ર $O$ થી શંકુના પાયાનું અંતર $|h-R|$ છે.
પાયથાગોરસના પ્રમેય મુજબ,શંકુના પાયાની ત્રિજ્યા $r$ માટે $r^2 + (h-R)^2 = R^2$,તેથી $r^2 = R^2 - (h^2 - 2hR + R^2) = 2hR - h^2$.
શંકુનું ઘનફળ $V = \frac{1}{3} \pi r^2 h = \frac{1}{3} \pi (2hR - h^2) h = \frac{1}{3} \pi (2h^2R - h^3)$.
$V$ ને મહત્તમ કરવા માટે,આપણે $h$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરીએ: $\frac{dV}{dh} = \frac{1}{3} \pi (4hR - 3h^2)$.
$\frac{dV}{dh} = 0$ લેતા,$h(4R - 3h) = 0$ મળે. $h \neq 0$ હોવાથી,$h = \frac{4R}{3}$ મળે.
ગોળાનો વ્યાસ $D = 2R$ છે.
શંકુની ઊંચાઈ અને ગોળાના વ્યાસનો ગુણોત્તર $\frac{h}{D} = \frac{4R/3}{2R} = \frac{4}{6} = \frac{2}{3}$ થાય.
Solution diagram
264
DifficultMCQ
ધારો કે $f(x) = x^3 - 6x^2 + 12x - 3$ છે,તો $x = 2$ આગળ $f(x)$ પાસે:
A
મહત્તમ કિંમત છે
B
ન્યૂનતમ કિંમત છે
C
મહત્તમ અને ન્યૂનતમ બંને છે
D
ન તો મહત્તમ કે ન તો ન્યૂનતમ છે

Solution

(D) $x = 2$ આગળ વિધેયનું સ્વરૂપ નક્કી કરવા માટે,આપણે $f(x) = x^3 - 6x^2 + 12x - 3$ નું પ્રથમ અને દ્વિતીય વિકલન મેળવીએ.
પગલું $1$: પ્રથમ વિકલન $f'(x)$ શોધો.
$f'(x) = \frac{d}{dx}(x^3 - 6x^2 + 12x - 3) = 3x^2 - 12x + 12$.
પગલું $2$: $f'(x) = 0$ લઈને ક્રાંતિક બિંદુઓ શોધો.
$3x^2 - 12x + 12 = 0 \implies 3(x^2 - 4x + 4) = 0 \implies 3(x - 2)^2 = 0$.
આનાથી આપણને $x = 2$ ક્રાંતિક બિંદુ મળે છે.
પગલું $3$: દ્વિતીય વિકલન $f''(x)$ શોધો.
$f''(x) = \frac{d}{dx}(3x^2 - 12x + 12) = 6x - 12$.
પગલું $4$: $x = 2$ આગળ $f''(x)$ ની કિંમત શોધો.
$f''(2) = 6(2) - 12 = 12 - 12 = 0$.
$f''(2) = 0$ હોવાથી,દ્વિતીય વિકલન કસોટી અનિર્ણાયક છે. આપણે $x = 2$ ની આસપાસ $f'(x)$ ની નિશાની તપાસીએ.
$f'(x) = 3(x - 2)^2$. કારણ કે $(x - 2)^2$ એ તમામ વાસ્તવિક $x$ માટે હંમેશા અ-ઋણ (non-negative) છે,તેથી $f'(x) \geq 0$ થાય.
જેમ $x$ એ $2$ માંથી પસાર થાય છે તેમ વિકલન પોતાની નિશાની બદલતું નથી,તેથી $x = 2$ એ નતિપરિવર્તન બિંદુ (point of inflection) છે,સ્થાનિક મહત્તમ કે ન્યૂનતમ બિંદુ નથી.
265
AdvancedMCQ
${\left( {\frac{1}{x}} \right)^{2{x^2}}}$ ની મહત્તમ કિંમત શોધો.
A
$e$
B
$\sqrt[e]{e}$
C
$1$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(B) ધારો કે $y = (\frac{1}{x})^{2x^2} = x^{-2x^2}$.
બંને બાજુ પ્રાકૃતિક લઘુગણક લેતા,$\ln y = -2x^2 \ln x$ મળે.
$x$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરતા,$\frac{1}{y} \frac{dy}{dx} = -4x \ln x - 2x^2 (\frac{1}{x}) = -4x \ln x - 2x = -2x(2 \ln x + 1)$ મળે.
આમ,$\frac{dy}{dx} = -2x(2 \ln x + 1) y$.
ક્રિટિકલ પોઈન્ટ્સ માટે,$\frac{dy}{dx} = 0$ લેતા. $x > 0$ અને $y > 0$ હોવાથી,$2 \ln x + 1 = 0$ મળે,જેનો અર્થ છે કે $\ln x = -\frac{1}{2}$,તેથી $x = e^{-1/2} = \frac{1}{\sqrt{e}}$.
$x = \frac{1}{\sqrt{e}}$ પર વિધેય તેની મહત્તમ કિંમત પ્રાપ્ત કરે છે.
મૂળ પદમાં $x = e^{-1/2}$ મૂકતા:
$y_{max} = (\frac{1}{e^{-1/2}})^{2(e^{-1/2})^2} = (e^{1/2})^{2(e^{-1})} = e^{(1/2) \times (2/e)} = e^{1/e} = \sqrt[e]{e}$.
266
AdvancedMCQ
$f(x) = (7-x)^4 (2+x)^5$ ની મહત્તમ કિંમત શું છે?
A
$(4 \times 5)^{4+5}$
B
$4^5 5^4$
C
$4^4 5^5$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(C) મહત્તમ કિંમત શોધવા માટે,આપણે પ્રથમ વિકલન $f'(x)$ શોધીએ છીએ અને તેને $0$ ની બરાબર કરીએ છીએ.
$f(x) = (7-x)^4 (2+x)^5$
ગુણાકારના નિયમ અને સાંકળના નિયમનો ઉપયોગ કરતા:
$f'(x) = 4(7-x)^3(-1)(2+x)^5 + 5(7-x)^4(2+x)^4$
$f'(x) = (7-x)^3(2+x)^4 [-4(2+x) + 5(7-x)]$
$f'(x) = (7-x)^3(2+x)^4 [-8 - 4x + 35 - 5x]$
$f'(x) = (7-x)^3(2+x)^4 [27 - 9x]$
$f'(x) = 0$ લેતા,આપણને નિર્ણાયક બિંદુઓ $x = 7, x = -2, x = 3$ મળે છે.
$x \in (-2, 7)$ માટે,વિધેય ધન છે. $x = 3$ પર,વિકલન ધનમાંથી ઋણમાં બદલાય છે,જે સ્થાનિક મહત્તમ સૂચવે છે.
મહત્તમ કિંમત $f(3) = (7-3)^4 (2+3)^5 = 4^4 \times 5^5$ છે.
267
AdvancedMCQ
$2 \ cm$ બાજુવાળા એક ચોરસનો વિચાર કરો. તેને બાજુની આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ એક ખૂણેથી કાપવામાં આવે છે. આમ બનતી બે સમતલીય આકૃતિઓની પરિમિતિના સરવાળાનું મહત્તમ મૂલ્ય કેટલું હશે?
Question diagram
A
$2\sqrt{2} + 8$
B
$12$
C
$8$
D
$4\sqrt{2} + 8$

Solution

(D) ધારો કે ચોરસની બાજુની લંબાઈ $2 \ cm$ છે. એક ખૂણેથી તેની નજીકની બાજુ પરના બિંદુ સુધી કાપ મૂકવામાં આવે છે,જેનાથી એક કાટકોણ ત્રિકોણ અને એક ચતુષ્કોણ (સમલંબ) બને છે.
ધારો કે કાપની લંબાઈ $L$ છે. ત્રિકોણની બાજુઓ $x$,$2$ અને $L$ છે,જ્યાં $L = \sqrt{x^2 + 2^2}$.
ત્રિકોણની પરિમિતિ $P_1 = x + 2 + L$ છે.
બાકી રહેલી આકૃતિ એક ચતુષ્કોણ છે જેની બાજુઓ $2$,$2$,$(2-x)$ અને $L$ છે.
ચતુષ્કોણની પરિમિતિ $P_2 = 2 + 2 + (2-x) + L = 6 - x + L$ છે.
પરિમિતિઓનો સરવાળો $S = P_1 + P_2 = (x + 2 + L) + (6 - x + L) = 8 + 2L$ છે.
$S$ ને મહત્તમ કરવા માટે,આપણે $L$ ને મહત્તમ કરવું પડશે. $2$ બાજુવાળા ચોરસના ખૂણેથી કાપી શકાય તેવા સીધા રેખાખંડ $L$ ની મહત્તમ લંબાઈ ચોરસનો વિકર્ણ છે.
આમ,$L = \sqrt{2^2 + 2^2} = \sqrt{8} = 2\sqrt{2}$.
પરિમિતિઓનો મહત્તમ સરવાળો $S_{max} = 8 + 2(2\sqrt{2}) = 8 + 4\sqrt{2} \ cm$ છે.
268
AdvancedMCQ
જો $1 \le x \le 3$ માટે $f(x) = \int_{x}^{x^2} (t - 1) \, dt$ હોય,તો $f(x)$ ની વૈશ્વિક મહત્તમ કિંમત શોધો.
A
$11$
B
$30$
C
$14$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(B) આપેલ છે કે $f(x) = \int_{x}^{x^2} (t - 1) \, dt$.
લીબનીઝ ઇન્ટિગ્રલ નિયમનો ઉપયોગ કરીને,આપણે $f(x)$ નું $x$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરીએ છીએ:
$f'(x) = (x^2 - 1) \cdot \frac{d}{dx}(x^2) - (x - 1) \cdot \frac{d}{dx}(x)$
$f'(x) = (x^2 - 1)(2x) - (x - 1)(1)$
$f'(x) = 2x^3 - 2x - x + 1 = 2x^3 - 3x + 1$.
આપણે $f'(x)$ ના અવયવ પાડી શકીએ છીએ કારણ કે $x=1$ એ તેનું બીજ છે:
$f'(x) = (x - 1)(2x^2 + 2x - 1)$.
$x \in [1, 3]$ માટે,$f'(x) \ge 0$ છે,તેથી $f(x)$ એ વધતું વિધેય છે.
મહત્તમ કિંમત અંતિમ બિંદુ $x = 3$ પર મળે છે.
$f(3) = \int_{3}^{9} (t - 1) \, dt = \left[ \frac{t^2}{2} - t \right]_{3}^{9}$
$f(3) = \left( \frac{81}{2} - 9 \right) - \left( \frac{9}{2} - 3 \right) = \frac{72}{2} - 6 = 36 - 6 = 30$.
269
AdvancedMCQ
$(-\infty, \infty)$ માં એવા બિંદુઓની સંખ્યા શોધો જેના માટે $x^2 - x \sin x - \cos x = 0$ થાય.
A
$6$
B
$4$
C
$2$
D
$0$

Solution

(C) ધારો કે $f(x) = x^2 - x \sin x - \cos x$.
તેથી,વિકલન $f'(x) = 2x - (\sin x + x \cos x) - (-\sin x) = 2x - x \cos x = x(2 - \cos x)$ મળે.
આપણે જાણીએ છીએ કે $-1 \le \cos x \le 1$,તેથી $2 - \cos x > 0$ તમામ વાસ્તવિક $x$ માટે સત્ય છે.
આમ,$f'(x) = 0$ માત્ર $x = 0$ આગળ થાય છે.
જ્યારે $x < 0$ હોય,ત્યારે $f'(x) < 0$ હોવાથી $f(x)$ ઘટતું વિધેય છે.
જ્યારે $x > 0$ હોય,ત્યારે $f'(x) > 0$ હોવાથી $f(x)$ વધતું વિધેય છે.
તેથી,$x = 0$ એ વૈશ્વિક ન્યૂનતમ બિંદુ છે.
ન્યૂનતમ કિંમત $f(0) = 0^2 - 0 \sin(0) - \cos(0) = -1$ છે.
જેમ $x \to \infty$,તેમ $f(x) \to \infty$ અને જેમ $x \to -\infty$,તેમ $f(x) \to \infty$.
$f(x)$ સતત વિધેય હોવાથી,તે $(-\infty, 0)$ માં એક વાર અને $(0, \infty)$ માં એક વાર $x$-અક્ષને છેદે છે.
આમ,કુલ $2$ બિંદુઓ છે જ્યાં $f(x) = 0$ થાય છે.
Solution diagram
270
AdvancedMCQ
${x^4}{e^{ - {x^2}}}$ ની મહત્તમ કિંમત શોધો.
A
$e^2$
B
$e^{-2}$
C
$12e^{-2}$
D
$4e^{-2}$

Solution

(D) ધારો કે $f(x) = x^4 e^{-x^2}$.
મહત્તમ કિંમત શોધવા માટે,આપણે વિકલન $f'(x)$ શોધીએ:
$f'(x) = 4x^3 e^{-x^2} + x^4 e^{-x^2}(-2x)$
$f'(x) = 2x^3 e^{-x^2}(2 - x^2)$
$f'(x) = 0$ લેતા,આપણને $x = 0$ અથવા $x^2 = 2$ મળે છે,જેનો અર્થ છે કે $x = 0, \pm \sqrt{2}$.
$f'(x)$ ની નિશાની તપાસતા:
$x < -\sqrt{2}$ માટે,$f'(x) > 0$.
$-\sqrt{2} < x < 0$ માટે,$f'(x) < 0$.
$0 < x < \sqrt{2}$ માટે,$f'(x) > 0$.
$x > \sqrt{2}$ માટે,$f'(x) < 0$.
આમ,$f(x)$ ને $x = \pm \sqrt{2}$ પર સ્થાનિક મહત્તમ કિંમત મળે છે.
મહત્તમ કિંમત $f(\pm \sqrt{2}) = (\pm \sqrt{2})^4 e^{-(\pm \sqrt{2})^2} = 4 e^{-2}$ છે.
Solution diagram
271
AdvancedMCQ
$f(x) = \log_{10}(4x^3 - 12x^2 + 11x - 3)$,$x \in [2, 3]$ નું વૈશ્વિક મહત્તમ મૂલ્ય શોધો.
A
$-\frac{3}{2}\log_{10}3$
B
$1 + \log_{10}3$
C
$\log_{10}3$
D
$\frac{3}{2}\log_{10}3$

Solution

(B) ધારો કે $g(x) = 4x^3 - 12x^2 + 11x - 3$.
તેથી $g'(x) = 12x^2 - 24x + 11$.
આપણે $g'(x) = 12(x - 1)^2 - 1$ તરીકે લખી શકીએ.
$x \in [2, 3]$ માટે,$(x - 1) \in [1, 2]$,તેથી $(x - 1)^2 \in [1, 4]$.
આમ,$x \in [2, 3]$ માટે $g'(x) \geq 12(1) - 1 = 11 > 0$.
$g'(x) > 0$ હોવાથી,$g(x)$ એ $[2, 3]$ પર વધતું વિધેય છે.
પરિણામે,$f(x) = \log_{10}(g(x))$ પણ $[2, 3]$ પર વધતું વિધેય છે.
તેથી,વૈશ્વિક મહત્તમ મૂલ્ય અંતિમ બિંદુ $x = 3$ પર મળે છે.
$f(3) = \log_{10}(4(3)^3 - 12(3)^2 + 11(3) - 3) = \log_{10}(108 - 108 + 30) = \log_{10}(30)$.
$f(3) = \log_{10}(10 \times 3) = \log_{10}10 + \log_{10}3 = 1 + \log_{10}3$.
272
DifficultMCQ
$a$ વ્યાસ ધરાવતા ગોળામાં અંતર્ગત મહત્તમ ઘનફળ ધરાવતા લંબવૃત્તીય શંકુની ઊંચાઈ કેટલી થાય?
A
$(2/3)a$
B
$(3/4)a$
C
$(1/3)a$
D
$(1/4)a$

Solution

(A) ધારો કે $R = a/2$ એ ગોળાની ત્રિજ્યા છે. ધારો કે $h$ એ શંકુની ઊંચાઈ છે અને $r$ એ શંકુના પાયાની ત્રિજ્યા છે.
ભૂમિતિ મુજબ,જો $x$ એ ગોળાના કેન્દ્રથી શંકુના પાયા સુધીનું અંતર હોય,તો $h = R + x = a/2 + x$.
શંકુના પાયાની ત્રિજ્યા $r^2 = R^2 - x^2 = (a/2)^2 - x^2$ દ્વારા મળે છે.
શંકુનું ઘનફળ $V = \frac{1}{3} \pi r^2 h = \frac{1}{3} \pi ((a/2)^2 - x^2)(a/2 + x)$ છે.
આનું વિસ્તરણ કરતા,$V = \frac{\pi}{3} (a^2/4 - x^2)(a/2 + x) = \frac{\pi}{3} (a^3/8 + a^2x/4 - ax^2/2 - x^3)$.
ઘનફળ મહત્તમ કરવા માટે,$dV/dx = 0$ લેતા:
$dV/dx = \frac{\pi}{3} (a^2/4 - ax - 3x^2) = 0$.
$3x^2 + ax - a^2/4 = 0$.
દ્વિઘાત સૂત્રનો ઉપયોગ કરતા,$x = \frac{-a \pm \sqrt{a^2 - 4(3)(-a^2/4)}}{2(3)} = \frac{-a \pm \sqrt{a^2 + 3a^2}}{6} = \frac{-a \pm 2a}{6}$.
કારણ કે $x$ ધન હોવું જોઈએ,તેથી $x = a/6$.
તેથી,ઊંચાઈ $h = a/2 + a/6 = (3a + a)/6 = 4a/6 = (2/3)a$ થાય.
Solution diagram
273
DifficultMCQ
જો $3 \, cm$ ત્રિજ્યા ધરાવતા ગોલકમાં મહત્તમ ઘનફળ ધરાવતો લંબવૃત્તીય શંકુ અંતર્ગત હોય,તો આ શંકુની વક્ર સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ($cm^2$ માં) કેટલું થાય?
A
$8\sqrt{3} \pi$
B
$6\sqrt{2} \pi$
C
$6\sqrt{3} \pi$
D
$8\sqrt{2} \pi$

Solution

(A) ધારો કે ગોલકની ત્રિજ્યા $R = 3 \, cm$ છે.
ધારો કે શંકુની ઊંચાઈ $h$ અને પાયાની ત્રિજ્યા $b$ છે.
ગોલકની ભૂમિતિ મુજબ,$h, b,$ અને $R$ વચ્ચેનો સંબંધ $(h-R)^2 + b^2 = R^2$ છે.
તેથી,$b^2 = R^2 - (h-R)^2 = 2hR - h^2$.
શંકુનું ઘનફળ $V = \frac{1}{3} \pi b^2 h = \frac{1}{3} \pi (2hR - h^2) h = \frac{\pi}{3} (2Rh^2 - h^3)$ છે.
ઘનફળ મહત્તમ કરવા માટે,આપણે $\frac{dV}{dh} = \frac{\pi}{3} (4Rh - 3h^2) = 0$ લઈએ છીએ.
આનાથી $h(4R - 3h) = 0$ મળે છે. $h \neq 0$ હોવાથી,$h = \frac{4R}{3} = \frac{4(3)}{3} = 4 \, cm$ મળે.
હવે,$b^2 = 2(4)(3) - (4)^2 = 24 - 16 = 8$,તેથી $b = \sqrt{8} = 2\sqrt{2} \, cm$.
ત્રાંસી ઊંચાઈ $l = \sqrt{h^2 + b^2} = \sqrt{4^2 + (2\sqrt{2})^2} = \sqrt{16 + 8} = \sqrt{24} = 2\sqrt{6} \, cm$.
વક્ર સપાટીનું ક્ષેત્રફળ $A = \pi b l = \pi (2\sqrt{2}) (2\sqrt{6}) = 4\pi \sqrt{12} = 4\pi (2\sqrt{3}) = 8\sqrt{3} \pi \, cm^2$ થાય.
Solution diagram
274
DifficultMCQ
ધારો કે $f(x)$ એ $4$ ઘાતવાળી બહુપદી છે જે $x = 1$ અને $x = 2$ આગળ અંતિમ મૂલ્યો ધરાવે છે. જો $\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \left( {\frac{{f(x)}}{{{x^2}}} + 1} \right) = 3$ હોય,તો $f(-1)$ ની કિંમત શોધો.
A
$\frac{1}{2}$
B
$\frac{3}{2}$
C
$\frac{5}{2}$
D
$\frac{9}{2}$

Solution

(D) ધારો કે $f(x) = Ax^4 + Bx^3 + Cx^2 + Dx + E$ એ $4$ ઘાતવાળી બહુપદી છે.
આપેલ છે કે $\lim_{x \to 0} \left( \frac{f(x)}{x^2} + 1 \right) = 3$,તેથી $\lim_{x \to 0} \left( \frac{Ax^4 + Bx^3 + Cx^2 + Dx + E}{x^2} + 1 \right) = 3$.
આનો અર્થ એ છે કે $\lim_{x \to 0} \left( Ax^2 + Bx + C + \frac{D}{x} + \frac{E}{x^2} + 1 \right) = 3$.
લક્ષનું મૂલ્ય નિશ્ચિત હોવાથી,$D = 0$ અને $E = 0$ હોવા જોઈએ. તેથી,$C + 1 = 3$,જેનો અર્થ છે કે $C = 2$.
હવે,$f(x) = Ax^4 + Bx^3 + 2x^2$. વિકલન કરતા $f'(x) = 4Ax^3 + 3Bx^2 + 4x$ મળે.
$f(x)$ ને $x = 1$ અને $x = 2$ આગળ અંતિમ મૂલ્યો હોવાથી,$f'(1) = 0$ અને $f'(2) = 0$.
$f'(1) = 4A + 3B + 4 = 0 \implies 4A + 3B = -4$ (સમીકરણ $1$).
$f'(2) = 4A(8) + 3B(4) + 4(2) = 32A + 12B + 8 = 0 \implies 8A + 3B = -2$ (સમીકરણ $2$).
સમીકરણ $2$ માંથી સમીકરણ $1$ બાદ કરતા: $(8A + 3B) - (4A + 3B) = -2 - (-4) \implies 4A = 2 \implies A = \frac{1}{2}$.
$A = \frac{1}{2}$ ને સમીકરણ $1$ માં મૂકતા: $4(\frac{1}{2}) + 3B = -4 \implies 2 + 3B = -4 \implies 3B = -6 \implies B = -2$.
તેથી,$f(x) = \frac{1}{2}x^4 - 2x^3 + 2x^2$.
અંતે,$f(-1) = \frac{1}{2}(-1)^4 - 2(-1)^3 + 2(-1)^2 = \frac{1}{2} + 2 + 2 = \frac{9}{2}$.
275
DifficultMCQ
ધારો કે $M$ અને $m$ એ અંતરાલ $[0, 3]$ માં વિધેય $f(x) = 2x^3 - 9x^2 + 12x + 5$ ની અનુક્રમે સ્થાનિક મહત્તમ અને સ્થાનિક ન્યૂનતમ કિંમતો છે. તો $M - m$ ની કિંમત શોધો.
A
$1$
B
$5$
C
$4$
D
$9$

Solution

(A) આપેલ વિધેય $f(x) = 2x^3 - 9x^2 + 12x + 5$ છે.
સ્થાનિક મહત્તમ અને ન્યૂનતમ કિંમતો શોધવા માટે,આપણે વિકલન $f'(x)$ શોધીએ:
$f'(x) = 6x^2 - 18x + 12$.
ક્રિટિકલ પોઈન્ટ્સ માટે $f'(x) = 0$ લેતા:
$6(x^2 - 3x + 2) = 0 \Rightarrow 6(x - 1)(x - 2) = 0$.
તેથી,ક્રિટિકલ પોઈન્ટ્સ $x = 1$ અને $x = 2$ છે.
હવે,દ્વિતીય વિકલન $f''(x) = 12x - 18$ તપાસીએ.
$x = 1$ માટે,$f''(1) = 12(1) - 18 = -6 < 0$,તેથી $x = 1$ એ સ્થાનિક મહત્તમ છે.
$M = f(1) = 2(1)^3 - 9(1)^2 + 12(1) + 5 = 2 - 9 + 12 + 5 = 10$.
$x = 2$ માટે,$f''(2) = 12(2) - 18 = 6 > 0$,તેથી $x = 2$ એ સ્થાનિક ન્યૂનતમ છે.
$m = f(2) = 2(2)^3 - 9(2)^2 + 12(2) + 5 = 16 - 36 + 24 + 5 = 9$.
તેથી,$M - m = 10 - 9 = 1$.
276
DifficultMCQ
ધારો કે $k$ અને $K$ એ વિધેય $f(x) = \frac{(1 + x)^{0.6}}{1 + x^{0.6}}$ ની $[0, 1]$ અંતરાલમાં ન્યૂનતમ અને મહત્તમ કિંમતો છે,તો ક્રમયુક્ત જોડ $(k, K)$ બરાબર શું થાય?
A
$(2^{-0.4}, 1)$
B
$(2^{-0.4}, 2^{0.6})$
C
$(2^{-0.6}, 1)$
D
$(1, 2^{0.6})$

Solution

(A) ધારો કે $f(x) = \frac{(1 + x)^{3/5}}{1 + x^{3/5}}$,જ્યાં $x \in [0, 1]$.
વિકલન $f'(x)$ લેતા:
$f'(x) = \frac{(1 + x^{3/5}) \cdot \frac{3}{5}(1 + x)^{-2/5} - (1 + x)^{3/5} \cdot \frac{3}{5}x^{-2/5}}{(1 + x^{3/5})^2}$
$f'(x) = \frac{3}{5} \left[ \frac{1 + x^{3/5}}{(1 + x)^{2/5}} - \frac{(1 + x)^{3/5}}{x^{2/5}} \right]$
$f'(x) = \frac{3}{5} \left[ \frac{x^{2/5}(1 + x^{3/5}) - (1 + x)^{3/5}(1 + x)^{2/5}}{x^{2/5}(1 + x)^{2/5}} \right]$
$f'(x) = \frac{3}{5} \left[ \frac{x^{2/5} + x - (1 + x)}{x^{2/5}(1 + x)^{2/5}} \right] = \frac{3}{5} \left[ \frac{x^{2/5} - 1}{x^{2/5}(1 + x)^{2/5}} \right]$
અહીં $x \in [0, 1]$ હોવાથી,$x^{2/5} \le 1$,તેથી $f'(x) \le 0$. વિધેય ઘટતું વિધેય છે.
તેથી,મહત્તમ કિંમત $K = f(0) = \frac{(1+0)^{0.6}}{1+0^{0.6}} = 1$.
ન્યૂનતમ કિંમત $k = f(1) = \frac{(1+1)^{0.6}}{1+1^{0.6}} = \frac{2^{0.6}}{2} = 2^{0.6 - 1} = 2^{-0.4}$.
આમ,ક્રમયુક્ત જોડ $(k, K) = (2^{-0.4}, 1)$ થાય.
277
DifficultMCQ
$R = \sqrt{3}$ ત્રિજ્યા ધરાવતા ગોલકમાં અંતર્ગત કરી શકાય તેવા મહત્તમ ઘનફળવાળા લંબવૃત્તીય નળાકારનું ઘનફળ શોધો.
A
$\frac{4}{3}\sqrt{3}\pi$
B
$\frac{8}{3}\sqrt{3}\pi$
C
$4\pi$
D
$2\pi$

Solution

(C) ધારો કે ગોલકની ત્રિજ્યા $R = \sqrt{3}$ છે. ધારો કે નળાકારની ઊંચાઈ $h$ અને તેની ત્રિજ્યા $r$ છે.
ગોલકની ત્રિજ્યા,નળાકારની ત્રિજ્યા અને નળાકારની અડધી ઊંચાઈ દ્વારા બનતા કાટકોણ ત્રિકોણમાં:
$R^2 = r^2 + (h/2)^2$
$(\sqrt{3})^2 = r^2 + \frac{h^2}{4}$
$3 = r^2 + \frac{h^2}{4} \Rightarrow r^2 = 3 - \frac{h^2}{4}$
નળાકારનું ઘનફળ $V = \pi r^2 h = \pi (3 - \frac{h^2}{4})h = 3\pi h - \frac{\pi h^3}{4}$ છે.
ઘનફળને મહત્તમ કરવા માટે,આપણે $h$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરીને તેને શૂન્ય સાથે સરખાવીએ:
$\frac{dV}{dh} = 3\pi - \frac{3\pi h^2}{4} = 0$
$3\pi = \frac{3\pi h^2}{4} \Rightarrow h^2 = 4 \Rightarrow h = 2$.
$h = 2$ ને ઘનફળના સૂત્રમાં મૂકતા:
$V = \pi (3 - \frac{2^2}{4})(2) = \pi (3 - 1)(2) = 4\pi$.
Solution diagram
278
DifficultMCQ
$h$ કર્ણ ધરાવતા કાટકોણ ત્રિકોણનું મહત્તમ ક્ષેત્રફળ કેટલું થાય?
A
$\frac{h^2}{2\sqrt{2}}$
B
$\frac{h^2}{2}$
C
$\frac{h^2}{\sqrt{2}}$
D
$\frac{h^2}{4}$

Solution

(D) ધારો કે પાયો $b$ છે અને કર્ણ $h$ છે.
તેથી વેધ (લંબ) $\sqrt{h^2 - b^2}$ થાય.
ત્રિકોણનું ક્ષેત્રફળ $A = \frac{1}{2} \times \text{પાયો} \times \text{વેધ} = \frac{1}{2} b \sqrt{h^2 - b^2}$ છે.
ક્ષેત્રફળને મહત્તમ કરવા માટે,આપણે $A$ નું $b$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરીએ:
$\frac{dA}{db} = \frac{1}{2} \left[ \sqrt{h^2 - b^2} + b \cdot \frac{-2b}{2\sqrt{h^2 - b^2}} \right] = \frac{1}{2} \left[ \frac{h^2 - b^2 - b^2}{\sqrt{h^2 - b^2}} \right] = \frac{h^2 - 2b^2}{2\sqrt{h^2 - b^2}}$.
$\frac{dA}{db} = 0$ લેતા,આપણને $h^2 - 2b^2 = 0$ મળે છે,જેનો અર્થ છે કે $b^2 = \frac{h^2}{2}$,અથવા $b = \frac{h}{\sqrt{2}}$.
આ કિંમતને ક્ષેત્રફળના સૂત્રમાં મૂકતા:
$A_{max} = \frac{1}{2} \cdot \frac{h}{\sqrt{2}} \cdot \sqrt{h^2 - \frac{h^2}{2}} = \frac{1}{2} \cdot \frac{h}{\sqrt{2}} \cdot \frac{h}{\sqrt{2}} = \frac{h^2}{4}$.
Solution diagram
279
DifficultMCQ
બસને $A$ થી $B$ સુધી ચલાવવાનો ખર્ચ $Rs. \left( av + \frac{b}{v} \right)$ છે,જ્યાં $v \text{ km/h}$ એ બસની સરેરાશ ઝડપ છે. જ્યારે બસ $30 \text{ km/h}$ ની ઝડપે મુસાફરી કરે છે,ત્યારે ખર્ચ $Rs. 75$ થાય છે,જ્યારે $40 \text{ km/h}$ ની ઝડપે તે $Rs. 65$ થાય છે. તો બસની સૌથી આર્થિક ઝડપ ($\text{km/h}$ માં) કેટલી છે?
A
$45$
B
$50$
C
$60$
D
$40$

Solution

(C) ધારો કે ખર્ચ વિધેય $C(v) = av + \frac{b}{v}$ છે.
આપેલ છે કે $v = 30 \text{ km/h}$ પર,$C = 75$,તેથી $30a + \frac{b}{30} = 75 \implies 900a + b = 2250 \quad (i)$.
આપેલ છે કે $v = 40 \text{ km/h}$ પર,$C = 65$,તેથી $40a + \frac{b}{40} = 65 \implies 1600a + b = 2600 \quad (ii)$.
$(ii)$ માંથી $(i)$ બાદ કરતા,આપણને $700a = 350$ મળે છે,જેનો અર્થ છે કે $a = 0.5$.
$a = 0.5$ ને $(i)$ માં મૂકતા,આપણને $900(0.5) + b = 2250 \implies 450 + b = 2250 \implies b = 1800$ મળે છે.
સૌથી આર્થિક ઝડપ શોધવા માટે,આપણે $\frac{dC}{dv} = 0$ લઈને $C(v)$ નું ન્યૂનતમ મૂલ્ય શોધીએ છીએ.
$\frac{dC}{dv} = a - \frac{b}{v^2} = 0 \implies v^2 = \frac{b}{a}$.
$v^2 = \frac{1800}{0.5} = 3600 \implies v = 60 \text{ km/h}$.
280
DifficultMCQ
$3 \, m$ ત્રાંસી ઊંચાઈ ધરાવતા લંબવૃત્તીય શંકુનું મહત્તમ ઘનફળ ($m^3$ માં) કેટલું થાય?
A
$6\pi$
B
$3\sqrt{3}\pi$
C
$\frac{4}{3}\pi$
D
$2\sqrt{3}\pi$

Solution

(D) ધારો કે ત્રાંસી ઊંચાઈ $l = 3 \, m$,ત્રિજ્યા $r$ અને ઊંચાઈ $h$ છે.
આપણે જાણીએ છીએ કે $l^2 = r^2 + h^2$,તેથી $r^2 = l^2 - h^2 = 9 - h^2$.
શંકુનું ઘનફળ $V = \frac{1}{3} \pi r^2 h$ છે.
$r^2$ ની કિંમત મૂકતા,આપણને મળે $V(h) = \frac{1}{3} \pi (9 - h^2) h = \frac{1}{3} \pi (9h - h^3)$.
મહત્તમ ઘનફળ શોધવા માટે,$V$ નું $h$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરતા:
$\frac{dV}{dh} = \frac{1}{3} \pi (9 - 3h^2)$.
$\frac{dV}{dh} = 0$ લેતા,$9 - 3h^2 = 0$ મળે,જેનો અર્થ છે $h^2 = 3$,તેથી $h = \sqrt{3}$.
હવે,મહત્તમ ઘનફળની ગણતરી કરતા:
$V = \frac{1}{3} \pi (9 - 3) \sqrt{3} = \frac{1}{3} \pi (6) \sqrt{3} = 2\sqrt{3}\pi \, m^3$.
Solution diagram
281
DifficultMCQ
બિંદુ $\left( \frac{3}{2}, 0 \right)$ અને વક્ર $y = \sqrt{x}, (x > 0)$ વચ્ચેનું લઘુત્તમ અંતર શોધો.
A
$\frac{\sqrt{5}}{2}$
B
$\frac{\sqrt{3}}{2}$
C
$\frac{3}{2}$
D
$\frac{5}{4}$

Solution

(A) ધારો કે $P(x, y)$ એ વક્ર $y = \sqrt{x}$ પરનું બિંદુ છે. તેથી $P$ ને $(t^2, t)$ તરીકે દર્શાવી શકાય,જ્યાં $t > 0$.
$P(t^2, t)$ અને $\left( \frac{3}{2}, 0 \right)$ વચ્ચેના અંતરનો વર્ગ $D^2$ નીચે મુજબ છે:
$f(t) = (t^2 - \frac{3}{2})^2 + (t - 0)^2 = t^4 - 3t^2 + \frac{9}{4} + t^2 = t^4 - 2t^2 + \frac{9}{4}$.
લઘુત્તમ અંતર શોધવા માટે,આપણે $f(t)$ નું $t$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરીએ અને તેને શૂન્ય સાથે સરખાવીએ:
$f'(t) = 4t^3 - 4t = 4t(t^2 - 1) = 0$.
$t > 0$ હોવાથી,$t^2 = 1$,એટલે કે $t = 1$.
$t = 1$ માટે,બિંદુ $P$ એ $(1^2, 1) = (1, 1)$ છે.
લઘુત્તમ અંતર એ $(1, 1)$ અને $\left( \frac{3}{2}, 0 \right)$ વચ્ચેનું અંતર છે:
$d = \sqrt{(\frac{3}{2} - 1)^2 + (0 - 1)^2} = \sqrt{(\frac{1}{2})^2 + (-1)^2} = \sqrt{\frac{1}{4} + 1} = \sqrt{\frac{5}{4}} = \frac{\sqrt{5}}{2}$.
Solution diagram
282
DifficultMCQ
એક હેલિકોપ્ટર $y = x^{3/2} + 7, (x \geq 0)$ વક્ર પર ઉડી રહ્યું છે. $(1/2, 7)$ બિંદુ પર રહેલો એક સૈનિક હેલિકોપ્ટર જ્યારે તેની સૌથી નજીક હોય ત્યારે તેને તોડી પાડવા માંગે છે. તો આ ન્યૂનતમ અંતર કેટલું છે?
A
$\frac{\sqrt{5}}{6}$
B
$\frac{1}{3}\sqrt{\frac{7}{3}}$
C
$\frac{1}{6}\sqrt{\frac{7}{3}}$
D
$\frac{1}{2}$

Solution

(C) ધારો કે વક્ર પરનું બિંદુ $P(x, x^{3/2} + 7)$ છે. સૈનિક $A(1/2, 7)$ પર છે.
અંતરનો વર્ગ $D^2 = (x - 1/2)^2 + (x^{3/2} + 7 - 7)^2 = (x - 1/2)^2 + x^3$.
ધારો કે $f(x) = (x - 1/2)^2 + x^3$. ન્યૂનતમ અંતર માટે,$f'(x) = 0$.
$f'(x) = 2(x - 1/2) + 3x^2 = 3x^2 + 2x - 1 = 0$.
$(3x - 1)(x + 1) = 0$. $x \geq 0$ હોવાથી,$x = 1/3$.
બિંદુ $P$ એ $(1/3, 7 + \frac{1}{3\sqrt{3}})$ છે.
અંતર $AD = \sqrt{(1/3 - 1/2)^2 + (\frac{1}{3\sqrt{3}})^2} = \sqrt{\frac{1}{36} + \frac{1}{27}} = \sqrt{\frac{7}{108}} = \frac{1}{6}\sqrt{\frac{7}{3}}$.
283
DifficultMCQ
એક લંબચોરસ કે જેનો પાયો $x-$અક્ષ પર છે અને તેના અન્ય બે શિરોબિંદુઓ પરવલય $y = 12 - x^2$ પર છે,જેથી લંબચોરસ પરવલયની અંદર રહે,તો તેનું મહત્તમ ક્ષેત્રફળ (ચોરસ એકમમાં) કેટલું થાય?
A
$36$
B
$20\sqrt{2}$
C
$32$
D
$18\sqrt{3}$

Solution

(C) ધારો કે પરવલય પરના લંબચોરસના શિરોબિંદુઓ $(\alpha, 12 - \alpha^2)$ અને $(-\alpha, 12 - \alpha^2)$ છે,જ્યાં $\alpha > 0$ છે.
લંબચોરસનો પાયો $x-$અક્ષ પર છે,તેથી પાયાની લંબાઈ $2\alpha$ અને ઊંચાઈ $12 - \alpha^2$ છે.
લંબચોરસનું ક્ષેત્રફળ $A = \text{લંબાઈ} \times \text{ઊંચાઈ} = 2\alpha(12 - \alpha^2) = 24\alpha - 2\alpha^3$ દ્વારા મળે છે.
મહત્તમ ક્ષેત્રફળ શોધવા માટે,આપણે $A$ નું $\alpha$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરીએ છીએ:
$\frac{dA}{d\alpha} = 24 - 6\alpha^2$.
$\frac{dA}{d\alpha} = 0$ લેતા,આપણને $24 - 6\alpha^2 = 0$ મળે છે,જેનો અર્થ છે કે $\alpha^2 = 4$,તેથી $\alpha = 2$ (કારણ કે $\alpha > 0$).
આ મહત્તમ છે તે ચકાસવા માટે,આપણે દ્વિતીય વિકલન તપાસીએ છીએ: $\frac{d^2A}{d\alpha^2} = -12\alpha$. $\alpha = 2$ પર,$\frac{d^2A}{d\alpha^2} = -24 < 0$,તેથી તે મહત્તમ છે.
મહત્તમ ક્ષેત્રફળ $A = 2(2)(12 - 2^2) = 4(12 - 4) = 4(8) = 32$ ચોરસ એકમ છે.
Solution diagram
284
DifficultMCQ
જો વિધેય $f$ જે $f(x) = x^3 - 3(a - 2)x^2 + 3ax + 7$ દ્વારા આપવામાં આવેલ છે,જ્યાં $a \in R$,તે $(0, 1]$ માં વધતું અને $[1, 5)$ માં ઘટતું હોય,તો સમીકરણ $\frac{f(x) - 14}{(x - 1)^2} = 0$ $(x \neq 1)$ નું એક બીજ શું છે?
A
$-7$
B
$5$
C
$7$
D
$6$

Solution

(C) આપેલ છે કે $f(x) = x^3 - 3(a - 2)x^2 + 3ax + 7$.
વિકલન કરતા,$f'(x) = 3x^2 - 6(a - 2)x + 3a$ મળે.
વિધેય $f(x)$ એ $(0, 1]$ માં વધતું અને $[1, 5)$ માં ઘટતું હોવાથી,$x = 1$ આગળ સ્થાનીય મહત્તમ મૂલ્ય મળે.
તેથી,$f'(1) = 0$.
$f'(1) = 3(1)^2 - 6(a - 2)(1) + 3a = 3 - 6a + 12 + 3a = 15 - 3a = 0$.
આથી $a = 5$ મળે.
$a = 5$ ને $f(x)$ માં મૂકતા,$f(x) = x^3 - 3(5 - 2)x^2 + 3(5)x + 7 = x^3 - 9x^2 + 15x + 7$ મળે.
આપણે $\frac{f(x) - 14}{(x - 1)^2} = 0$ ઉકેલવાનું છે,જેનો અર્થ છે કે $f(x) - 14 = 0$ ($x \neq 1$ માટે).
$x^3 - 9x^2 + 15x + 7 - 14 = x^3 - 9x^2 + 15x - 7 = 0$.
$x = 1$ એ $f(x) - 14 = 0$ નું બીજ હોવાથી,આપણે $(x - 1)^2$ વડે ભાગાકાર કરી શકીએ:
$x^3 - 9x^2 + 15x - 7 = (x - 1)^2(x - 7) = 0$.
તેથી,સમીકરણ $\frac{f(x) - 14}{(x - 1)^2} = 0$ નું બીજ $x = 7$ છે.
285
DifficultMCQ
જો $S_1$ અને $S_2$ એ વિધેય $f(x) = 9x^4 + 12x^3 - 36x^2 + 25, x \in R$ ના અનુક્રમે સ્થાનિક ન્યૂનતમ અને સ્થાનિક મહત્તમ બિંદુઓના ગણ હોય,તો
A
$S_1 = \{-2, 1\}; S_2 = \{0\}$
B
$S_1 = \{-2, 0\}; S_2 = \{1\}$
C
$S_1 = \{-2\}; S_2 = \{0, 1\}$
D
$S_1 = \{-1\}; S_2 = \{0, 2\}$

Solution

(A) આપેલ વિધેય $f(x) = 9x^4 + 12x^3 - 36x^2 + 25$ છે.
સ્થાનિક ન્યૂનતમ અને મહત્તમ બિંદુઓ શોધવા માટે,આપણે પ્રથમ વિકલિત $f'(x)$ શોધીએ:
$f'(x) = 36x^3 + 36x^2 - 72x$
$f'(x) = 0$ લેતા:
$36x(x^2 + x - 2) = 0$
$36x(x - 1)(x + 2) = 0$
તેથી,નિર્ણાયક બિંદુઓ $x = -2, 0, 1$ મળે છે.
હવે,દ્વિતીય વિકલિત કસોટીનો ઉપયોગ કરતા $f''(x) = 108x^2 + 72x - 72$:
$x = -2$ માટે: $f''(-2) = 108(4) + 72(-2) - 72 = 216 > 0$ (સ્થાનિક ન્યૂનતમ).
$x = 0$ માટે: $f''(0) = -72 < 0$ (સ્થાનિક મહત્તમ).
$x = 1$ માટે: $f''(1) = 108 + 72 - 72 = 108 > 0$ (સ્થાનિક ન્યૂનતમ).
આમ,સ્થાનિક ન્યૂનતમ બિંદુઓનો ગણ $S_1 = \{-2, 1\}$ અને સ્થાનિક મહત્તમ બિંદુઓનો ગણ $S_2 = \{0\}$ છે.
Solution diagram
286
DifficultMCQ
$3$ ત્રિજ્યા ધરાવતા ગોળામાં અંતર્ગત મહત્તમ ઘનફળ ધરાવતા લંબવૃત્તીય નળાકારની ઊંચાઈ કેટલી થાય?
A
$ \sqrt{3} $
B
$ \sqrt{6} $
C
$ 2\sqrt{3} $
D
$ \frac{2}{3} \sqrt{3} $

Solution

(C) ધારો કે ગોળાની ત્રિજ્યા $R=3$ છે. ધારો કે નળાકારની ઊંચાઈ $h$ અને તેની ત્રિજ્યા $r$ છે.
ગોળા અને નળાકારની ભૂમિતિ પરથી,આપણી પાસે $r^2 + (h/2)^2 = R^2 = 3^2 = 9$ છે.
તેથી,$r^2 = 9 - \frac{h^2}{4}$.
નળાકારનું ઘનફળ $V = \pi r^2 h = \pi (9 - \frac{h^2}{4}) h = \pi (9h - \frac{h^3}{4})$ છે.
ઘનફળને મહત્તમ કરવા માટે,આપણે $h$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરીએ અને તેને શૂન્ય સાથે સરખાવીએ:
$\frac{dV}{dh} = \pi (9 - \frac{3h^2}{4}) = 0$.
$9 = \frac{3h^2}{4} \Rightarrow h^2 = 12 \Rightarrow h = \sqrt{12} = 2\sqrt{3}$.
આમ,મહત્તમ ઘનફળ ધરાવતા નળાકારની ઊંચાઈ $2\sqrt{3}$ છે.
Solution diagram
287
DifficultMCQ
જો $f(x)$ એ ચાર ઘાત ધરાવતી શૂન્યતર બહુપદી હોય,જેના સ્થાનિક અંતિમ બિંદુઓ $x = -1, 0, 1$ હોય; તો ગણ $S = \{x \in R; f(x) = f(0)\}$ માં બરાબર કેટલા ઘટકો હશે?
A
ચાર અસંમેય સંખ્યાઓ
B
ચાર સંમેય સંખ્યાઓ
C
બે અસંમેય અને એક સંમેય સંખ્યા
D
બે અસંમેય અને બે સંમેય સંખ્યાઓ

Solution

(C) ધારો કે $f(x)$ એ $4$ ઘાતની બહુપદી છે અને તેના સ્થાનિક અંતિમ બિંદુઓ $x = -1, 0, 1$ છે,તેથી તેનું વિકલન $f'(x)$ એ $3$ ઘાતની બહુપદી હશે જેના બીજ $-1, 0, 1$ છે.
આમ,$f'(x) = \lambda(x + 1)(x)(x - 1) = \lambda(x^3 - x)$,જ્યાં $\lambda \neq 0$.
$f'(x)$ નું સંકલન કરતા,આપણને $f(x) = \lambda(\frac{x^4}{4} - \frac{x^2}{2}) + \mu$ મળે છે,જ્યાં $\mu$ એ સંકલનનો અચળાંક છે.
આપણને ગણ $S = \{x \in R; f(x) = f(0)\}$ આપેલ છે.
$f(0) = \mu$ ને $f(x) = f(0)$ સમીકરણમાં મૂકતા,આપણને $\lambda(\frac{x^4}{4} - \frac{x^2}{2}) + \mu = \mu$ મળે છે.
આનું સાદું રૂપ $\lambda(\frac{x^4}{4} - \frac{x^2}{2}) = 0$ થાય છે.
$\lambda \neq 0$ હોવાથી,$\frac{x^4}{4} - \frac{x^2}{2} = 0$,જેનો અર્થ છે કે $x^2(\frac{x^2}{4} - \frac{1}{2}) = 0$.
આનાથી $x^2 = 0$ અથવા $x^2 = 2$ મળે છે.
આમ,બીજ $x = 0, 0, \sqrt{2}, -\sqrt{2}$ છે.
ગણ $S$ માં ભિન્ન ઘટકો $0, \sqrt{2}, -\sqrt{2}$ છે.
અહીં,$0$ એ સંમેય સંખ્યા છે,અને $\sqrt{2}, -\sqrt{2}$ એ અસંમેય સંખ્યાઓ છે.
તેથી,ગણ $S$ માં બે અસંમેય અને એક સંમેય સંખ્યાનો સમાવેશ થાય છે.
288
DifficultMCQ
જો $m$ એ $k$ ની ન્યૂનતમ કિંમત હોય જેના માટે વિધેય $f(x) = x\sqrt{kx - x^2}$ એ અંતરાલ $[0, 3]$ માં વધતું વિધેય હોય અને જ્યારે $k = m$ હોય ત્યારે $[0, 3]$ માં $f$ ની મહત્તમ કિંમત $M$ હોય,તો ક્રમયુક્ત જોડ $(m, M)$ બરાબર છે:
A
$(5, 3\sqrt{6})$
B
$(4, 3\sqrt{2})$
C
$(3, 3\sqrt{3})$
D
$(4, 3\sqrt{3})$

Solution

(D) આપેલ છે $f(x) = x\sqrt{kx - x^2}$.
$f(x)$ વ્યાખ્યાયિત થવા માટે,$kx - x^2 \geq 0$,જેનો અર્થ છે $x(k - x) \geq 0$. $x \in [0, 3]$ માટે,આના માટે $k \geq 3$ જરૂરી છે.
વિકલન $f'(x) = \sqrt{kx - x^2} + x \cdot \frac{k - 2x}{2\sqrt{kx - x^2}} = \frac{2(kx - x^2) + kx - 2x^2}{2\sqrt{kx - x^2}} = \frac{3kx - 4x^2}{2\sqrt{kx - x^2}}$.
$f(x)$ એ $[0, 3]$ પર વધતું વિધેય હોવા માટે,આપણે $x \in (0, 3)$ માટે $f'(x) \geq 0$ ની જરૂર છે.
આનો અર્થ છે $3kx - 4x^2 \geq 0$,અથવા $x(3k - 4x) \geq 0$.
$x > 0$ હોવાથી,આપણને $3k - 4x \geq 0$,અથવા $k \geq \frac{4x}{3}$ ની જરૂર છે.
આ શરત $[0, 3]$ માં તમામ $x$ માટે સાચી હોવા માટે,$k$ એ $[0, 3]$ પર $\frac{4x}{3}$ ની મહત્તમ કિંમત જેટલું અથવા તેનાથી વધુ હોવું જોઈએ,જે $\frac{4(3)}{3} = 4$ છે.
આમ,$m = 4$.
હવે,$k = 4$ માટે,$f(x) = x\sqrt{4x - x^2}$.
$[0, 3]$ પર મહત્તમ કિંમત $M$ શોધવા માટે,આપણે વિકલન $f'(x) = \frac{12x - 4x^2}{2\sqrt{4x - x^2}} = \frac{2x(3 - x)}{\sqrt{4x - x^2}}$ તપાસીએ.
ક્રિટિકલ પોઈન્ટ $x = 3$ છે. $f(0) = 0$ અને $f(3) = 3\sqrt{4(3) - 3^2} = 3\sqrt{12 - 9} = 3\sqrt{3}$ હોવાથી,મહત્તમ કિંમત $M = 3\sqrt{3}$ છે.
તેથી,$(m, M) = (4, 3\sqrt{3})$.
289
DifficultMCQ
ધારો કે $f(x)$ એ $5$ ઘાતવાળી બહુપદી છે જેના ક્રાંતિક બિંદુઓ $x=\pm 1$ છે. જો $\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \left(2+\frac{f(x)}{x^{3}}\right)=4$ હોય,તો નીચેનામાંથી કયું વિધાન સત્ય નથી?
A
$f$ એ અયુગ્મ વિધેય છે
B
$x=1$ એ $f$ નું ન્યૂનતમ બિંદુ છે અને $x=-1$ એ $f$ નું મહત્તમ બિંદુ છે.
C
$x=1$ એ $f$ નું મહત્તમ બિંદુ છે અને $x=-1$ એ $f$ નું ન્યૂનતમ બિંદુ છે.
D
$f(1)-4f(-1)=4$

Solution

(B) આપેલ છે કે $\lim _{x \rightarrow 0}\left(2+\frac{f(x)}{x^{3}}\right)=4$,તેથી $\lim _{x \rightarrow 0} \frac{f(x)}{x^{3}}=2$. $f(x)$ એ $5$ ઘાતવાળી બહુપદી હોવાથી,ધારો કે $f(x) = ax^5 + bx^4 + cx^3 + dx^2 + ex + g$. લક્ષનું અસ્તિત્વ હોય અને તે $2$ હોય તે માટે $g=e=d=0$ અને $c=2$ હોવું જોઈએ. તેથી,$f(x) = ax^5 + bx^4 + 2x^3$.
$f'(x) = 5ax^4 + 4bx^3 + 6x^2$.
$x=\pm 1$ એ ક્રાંતિક બિંદુઓ હોવાથી,$f'(1) = 5a + 4b + 6 = 0$ અને $f'(-1) = 5a - 4b + 6 = 0$.
બંનેનો સરવાળો કરતા $10a + 12 = 0 \Rightarrow a = -6/5$ મળે. બાદબાકી કરતા $8b = 0 \Rightarrow b = 0$ મળે.
આમ,$f(x) = 2x^3 - \frac{6}{5}x^5$.
$f'(x) = 6x^2 - 6x^4 = 6x^2(1-x^2) = 6x^2(1-x)(1+x)$.
$x < -1$ માટે,$f'(x) < 0$. $-1 < x < 0$ માટે,$f'(x) > 0$. $0 < x < 1$ માટે,$f'(x) > 0$. $x > 1$ માટે,$f'(x) < 0$.
$x = -1$ આગળ,$f'(x)$ ઋણમાંથી ધન થાય છે,તેથી તે સ્થાનિક ન્યૂનતમ બિંદુ છે.
$x = 1$ આગળ,$f'(x)$ ધનમાંથી ઋણ થાય છે,તેથી તે સ્થાનિક મહત્તમ બિંદુ છે.
વિકલ્પ $B$ જણાવે છે કે $x=1$ એ ન્યૂનતમ બિંદુ છે અને $x=-1$ એ મહત્તમ બિંદુ છે,જે ખોટું છે.
Solution diagram
290
DifficultMCQ
ધારો કે $f(x)$ એ $3$ ઘાતવાળી બહુપદી છે,જ્યાં $f(-1)=10$,$f(1)=-6$,$f(x)$ ને $x=-1$ આગળ ક્રાંતિક બિંદુ છે અને $f^{\prime}(x)$ ને $x=1$ આગળ ક્રાંતિક બિંદુ છે. તો $f(x)$ ને $x=$ આગળ સ્થાનિક ન્યૂનતમ મૂલ્ય મળે છે.
A
$4$
B
$3$
C
$6$
D
$9$

Solution

(B) ધારો કે $f(x)$ એ $3$ ઘાતની બહુપદી છે,તેથી $f^{\prime \prime}(x)$ એ સુરેખ વિધેય છે. $f^{\prime}(x)$ ને $x=1$ આગળ ક્રાંતિક બિંદુ હોવાથી $f^{\prime \prime}(1)=0$ થાય. તેથી,$f^{\prime \prime}(x) = \lambda(x-1)$.
$f^{\prime \prime}(x)$ નું સંકલન કરતા,$f^{\prime}(x) = \frac{\lambda x^2}{2} - \lambda x + C$ મળે.
$f(x)$ ને $x=-1$ આગળ ક્રાંતિક બિંદુ હોવાથી $f^{\prime}(-1) = 0$ થાય. $x=-1$ મૂકતા $\frac{\lambda}{2} + \lambda + C = 0$ મળે,તેથી $C = -\frac{3\lambda}{2}$.
આમ,$f^{\prime}(x) = \frac{\lambda x^2}{2} - \lambda x - \frac{3\lambda}{2}$.
$f^{\prime}(x)$ નું સંકલન કરતા,$f(x) = \frac{\lambda x^3}{6} - \frac{\lambda x^2}{2} - \frac{3\lambda x}{2} + d$ મળે.
$f(1) = -6$ નો ઉપયોગ કરતા: $\frac{\lambda}{6} - \frac{\lambda}{2} - \frac{3\lambda}{2} + d = -6 \Rightarrow -\frac{11\lambda}{6} + d = -6 \Rightarrow -11\lambda + 6d = -36 \dots (i)$.
$f(-1) = 10$ નો ઉપયોગ કરતા: $-\frac{\lambda}{6} - \frac{\lambda}{2} + \frac{3\lambda}{2} + d = 10 \Rightarrow \frac{5\lambda}{6} + d = 10 \Rightarrow 5\lambda + 6d = 60 \dots (ii)$.
$(ii)$ માંથી $(i)$ બાદ કરતા: $16\lambda = 96 \Rightarrow \lambda = 6$.
$\lambda = 6$ ને $(ii)$ માં મૂકતા: $5(6) + 6d = 60 \Rightarrow 30 + 6d = 60 \Rightarrow d = 5$.
તેથી,$f(x) = x^3 - 3x^2 - 9x + 5$.
$f^{\prime}(x) = 3x^2 - 6x - 9 = 3(x^2 - 2x - 3) = 3(x-3)(x+1)$.
$f^{\prime}(x) = 0$ લેતા ક્રાંતિક બિંદુઓ $x=3$ અને $x=-1$ મળે.
$f^{\prime \prime}(x) = 6x - 6$. $x=3$ આગળ,$f^{\prime \prime}(3) = 18 - 6 = 12 > 0$,તેથી $f(x)$ ને $x=3$ આગળ સ્થાનિક ન્યૂનતમ મૂલ્ય મળે છે.
291
DifficultMCQ
ધારો કે વિધેય $f:[0,5] \rightarrow R$ સતત છે. $f(1)=3$ અને $F$ ને $F(x)=\int_{1}^{x} t^{2} g(t) dt$ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે,જ્યાં $g(t)=\int_{1}^{t} f(u) du$ છે. તો વિધેય $F$ માટે,બિંદુ $x=1$ એ
A
સ્થાનિક ન્યૂનતમનું બિંદુ છે
B
ક્રિટિકલ પોઈન્ટ નથી
C
નતિપરિવર્તન બિંદુ છે
D
સ્થાનિક મહત્તમનું બિંદુ છે

Solution

(A) આપેલ છે $F(x) = \int_{1}^{x} t^{2} g(t) dt$. કલનશાસ્ત્રના મૂળભૂત પ્રમેય મુજબ,$F'(x) = x^{2} g(x) = x^{2} \int_{1}^{x} f(u) du$.
$x=1$ આગળ,$F'(1) = 1^{2} \int_{1}^{1} f(u) du = 0$. તેથી,$x=1$ એ ક્રિટિકલ પોઈન્ટ છે.
હવે,દ્વિતીય વિકલિત શોધો: $F''(x) = \frac{d}{dx} [x^{2} g(x)] = x^{2} g'(x) + 2x g(x)$.
કારણ કે $g(t) = \int_{1}^{t} f(u) du$,તેથી $g'(t) = f(t)$.
તેથી,$F''(x) = x^{2} f(x) + 2x \int_{1}^{x} f(u) du$.
$x=1$ આગળ કિંમત મૂકતા: $F''(1) = 1^{2} f(1) + 2(1) \int_{1}^{1} f(u) du = f(1) + 0 = 3$.
કારણ કે $F'(1) = 0$ અને $F''(1) = 3 > 0$,દ્વિતીય વિકલિત કસોટી મુજબ,$x=1$ એ સ્થાનિક ન્યૂનતમનું બિંદુ છે.
292
Medium
$f(x) = x^{2}, x \in R$ દ્વારા આપવામાં આવેલા વિધેય $f$ ની મહત્તમ અને ન્યૂનતમ કિંમતો,જો કોઈ હોય તો,શોધો.

Solution

(N/A) વિધેય $f(x) = x^{2}$ છે.
બધા $x \in R$ માટે $x^{2} \geq 0$ હોવાથી,વિધેયની ન્યૂનતમ કિંમત $0$ છે,જે $x = 0$ આગળ મળે છે.
જેમ $x \to \infty$ અથવા $x \to -\infty$,તેમ $f(x) = x^{2} \to \infty$.
તેથી,વિધેય $f(x) = x^{2}$ ની $R$ માં કોઈ મહત્તમ કિંમત નથી.
Solution diagram
293
Easy
$f(x)=|x|, x \in R$ દ્વારા આપવામાં આવેલા વિધેય $f$ માટે,જો શક્ય હોય તો,તેની મહત્તમ અને ન્યૂનતમ કિંમતો શોધો.

Solution

(N/A) આપેલ વિધેયના આલેખ પરથી,નોંધો કે:
$f(x) \geq 0$ દરેક $x \in R$ માટે અને જો $x=0$ હોય તો $f(x)=0.$
તેથી,વિધેય $f$ ની ન્યૂનતમ કિંમત $0$ છે અને $f$ ની ન્યૂનતમ કિંમત માટેનું બિંદુ $x=0$ છે.
વધુમાં,આલેખ સ્પષ્ટપણે દર્શાવે છે કે $f$ ની $R$ માં કોઈ મહત્તમ કિંમત નથી અને તેથી $R$ માં મહત્તમ કિંમત માટેનું કોઈ બિંદુ પણ નથી.
Solution diagram
294
Easy
$f(x) = x, x \in (0, 1)$ દ્વારા આપવામાં આવેલા વિધેય માટે મહત્તમ અને ન્યૂનતમ મૂલ્યો શોધો,જો કોઈ હોય તો.

Solution

(NONE) આપેલ વિધેય $f(x) = x$ એ વિવૃત અંતરાલ $(0, 1)$ માં ચુસ્ત વધતું વિધેય છે.
વિધેયના આલેખ પરથી,એવું લાગે છે કે ન્યૂનતમ મૂલ્ય $0$ ની જમણી બાજુએ તેના સૌથી નજીકના બિંદુએ હોવું જોઈએ,અને મહત્તમ મૂલ્ય $1$ ની ડાબી બાજુએ તેના સૌથી નજીકના બિંદુએ હોવું જોઈએ.
જો કે,આવા બિંદુઓ વિવૃત અંતરાલ $(0, 1)$ માં અસ્તિત્વ ધરાવતા નથી.
કોઈપણ બિંદુ $x_0 \in (0, 1)$ માટે,આપણે હંમેશા એક નાનું બિંદુ $\frac{x_0}{2} \in (0, 1)$ શોધી શકીએ છીએ જેથી $\frac{x_0}{2} < x_0$ થાય. આમ,કોઈ ન્યૂનતમ મૂલ્ય નથી.
તે જ રીતે,કોઈપણ બિંદુ $x_1 \in (0, 1)$ માટે,આપણે હંમેશા એક મોટું બિંદુ $\frac{x_1 + 1}{2} \in (0, 1)$ શોધી શકીએ છીએ જેથી $\frac{x_1 + 1}{2} > x_1$ થાય. આમ,કોઈ મહત્તમ મૂલ્ય નથી.
તેથી,વિધેય $f(x) = x$ ને અંતરાલ $(0, 1)$ માં ન તો મહત્તમ મૂલ્ય છે કે ન તો ન્યૂનતમ મૂલ્ય છે.
Solution diagram
295
Easy
$f(x) = x^3 - 3x + 3$ દ્વારા આપવામાં આવેલા વિધેય $f$ માટે તમામ સ્થાનિક મહત્તમ અને સ્થાનિક ન્યૂનતમ બિંદુઓ શોધો.

Solution

(A) આપણી પાસે $f(x) = x^3 - 3x + 3$ છે.
વિકલન કરતા,આપણને $f'(x) = 3x^2 - 3 = 3(x - 1)(x + 1)$ મળે છે.
$f'(x) = 0$ લેતા,આપણને $x = 1$ અને $x = -1$ આગળ ક્રાંતિક બિંદુઓ મળે છે.
આ બિંદુઓનો પ્રકાર નક્કી કરવા માટે,આપણે પ્રથમ વિકલિત કસોટીનો ઉપયોગ કરીએ છીએ:
$x = 1$ માટે:
- $1$ ની નજીક અને જમણી બાજુએ,$f'(x) > 0$ છે.
- $1$ ની નજીક અને ડાબી બાજુએ,$f'(x) < 0$ છે.
ચિહ્ન ઋણથી ધન તરફ બદલાતું હોવાથી,$x = 1$ એ સ્થાનિક ન્યૂનતમ બિંદુ છે અને સ્થાનિક ન્યૂનતમ કિંમત $f(1) = 1 - 3 + 3 = 1$ છે.
$x = -1$ માટે:
- $-1$ ની નજીક અને ડાબી બાજુએ,$f'(x) > 0$ છે.
- $-1$ ની નજીક અને જમણી બાજુએ,$f'(x) < 0$ છે.
ચિહ્ન ધનથી ઋણ તરફ બદલાતું હોવાથી,$x = -1$ એ સ્થાનિક મહત્તમ બિંદુ છે અને સ્થાનિક મહત્તમ કિંમત $f(-1) = -1 + 3 + 3 = 5$ છે.
296
MediumMCQ
$f(x) = 2x^3 - 6x^2 + 6x + 5$ દ્વારા આપવામાં આવેલા વિધેય $f$ માટે તમામ સ્થાનિક મહત્તમ અને સ્થાનિક ન્યૂનતમ બિંદુઓ શોધો.
A
$x=1$ પર સ્થાનિક મહત્તમ,$x=1$ પર સ્થાનિક ન્યૂનતમ
B
$x=1$ પર સ્થાનિક મહત્તમ,કોઈ સ્થાનિક ન્યૂનતમ નથી
C
કોઈ સ્થાનિક મહત્તમ નથી,$x=1$ પર સ્થાનિક ન્યૂનતમ
D
કોઈ સ્થાનિક મહત્તમ અને કોઈ સ્થાનિક ન્યૂનતમ નથી

Solution

(D) આપેલ વિધેય $f(x) = 2x^3 - 6x^2 + 6x + 5$ છે.
સૌ પ્રથમ,આપણે વિકલિત $f'(x)$ શોધીએ:
$f'(x) = \frac{d}{dx}(2x^3 - 6x^2 + 6x + 5) = 6x^2 - 12x + 6$.
ક્રિટિકલ પોઈન્ટ્સ શોધવા માટે $f'(x) = 0$ લેતા:
$6(x^2 - 2x + 1) = 0$
$6(x - 1)^2 = 0$
આનાથી $x = 1$ એ એકમાત્ર ક્રિટિકલ પોઈન્ટ મળે છે.
હવે,$x = 1$ ની આસપાસ $f'(x)$ ની નિશાની તપાસીએ:
$x < 1$ માટે,$x = 0$ લેતા,$f'(0) = 6(0-1)^2 = 6 > 0$.
$x > 1$ માટે,$x = 2$ લેતા,$f'(2) = 6(2-1)^2 = 6 > 0$.
જેમ $x$ એ $1$ માંથી પસાર થાય છે તેમ $f'(x)$ ની નિશાની બદલાતી નથી (તે ધન રહે છે),તેથી $x = 1$ એ સ્થાનિક મહત્તમ કે સ્થાનિક ન્યૂનતમ બિંદુ નથી.
તેથી,વિધેયને કોઈ સ્થાનિક મહત્તમ કે સ્થાનિક ન્યૂનતમ બિંદુ નથી.
297
EasyMCQ
$f(x) = 3 + |x|, x \in R$ દ્વારા આપવામાં આવેલા વિધેય $f$ ની સ્થાનિક ન્યૂનતમ કિંમત શોધો.
A
$3$
B
$0$
C
$1$
D
$4$

Solution

(A) આપેલ વિધેય $f(x) = 3 + |x|$ છે.
નોંધો કે વિધેય $x = 0$ આગળ વિકલનીય નથી,તેથી દ્વિતીય વિકલિત કસોટી લાગુ કરી શકાતી નથી.
આપણે પ્રથમ વિકલિત કસોટીનો ઉપયોગ કરીએ છીએ. નિર્ણાયક બિંદુ $x = 0$ છે.
$x < 0$ માટે,$f(x) = 3 - x$,તેથી $f'(x) = -1 < 0$.
$x > 0$ માટે,$f(x) = 3 + x$,તેથી $f'(x) = 1 > 0$.
જેમ કે વિકલિત $x = 0$ આગળ ઋણમાંથી ધનમાં બદલાય છે,તેથી $x = 0$ એ સ્થાનિક ન્યૂનતમ બિંદુ છે.
સ્થાનિક ન્યૂનતમ કિંમત $f(0) = 3 + |0| = 3$ છે.
298
Medium
$f(x) = 3x^4 + 4x^3 - 12x^2 + 12$ દ્વારા આપવામાં આવેલા વિધેય $f$ ના સ્થાનિક મહત્તમ અને સ્થાનિક ન્યૂનતમ મૂલ્યો શોધો.

Solution

(N/A) આપેલ વિધેય $f(x) = 3x^4 + 4x^3 - 12x^2 + 12$ છે.
પ્રથમ,વિકલન મેળવતા $f'(x) = 12x^3 + 12x^2 - 24x$.
વિકલનના અવયવ પાડતા,$f'(x) = 12x(x^2 + x - 2) = 12x(x - 1)(x + 2)$.
$f'(x) = 0$ લેતા,આપણને ક્રાંતિક બિંદુઓ $x = 0, x = 1, x = -2$ મળે છે.
હવે,દ્વિતીય વિકલન $f''(x) = 36x^2 + 24x - 24$ મેળવો.
ક્રાંતિક બિંદુઓ પર દ્વિતીય વિકલનનું મૂલ્ય ચકાસતા:
$f''(0) = -24 < 0$,તેથી $x = 0$ એ સ્થાનિક મહત્તમ બિંદુ છે. સ્થાનિક મહત્તમ મૂલ્ય $f(0) = 12$ છે.
$f''(1) = 36(1)^2 + 24(1) - 24 = 36 > 0$,તેથી $x = 1$ એ સ્થાનિક ન્યૂનતમ બિંદુ છે. સ્થાનિક ન્યૂનતમ મૂલ્ય $f(1) = 3(1)^4 + 4(1)^3 - 12(1)^2 + 12 = 7$ છે.
$f''(-2) = 36(-2)^2 + 24(-2) - 24 = 72 > 0$,તેથી $x = -2$ એ સ્થાનિક ન્યૂનતમ બિંદુ છે. સ્થાનિક ન્યૂનતમ મૂલ્ય $f(-2) = 3(-2)^4 + 4(-2)^3 - 12(-2)^2 + 12 = -20$ છે.
299
Medium
$f(x) = 2x^3 - 6x^2 + 6x + 5$ દ્વારા આપવામાં આવેલા વિધેય $f$ માટે તમામ સ્થાનિક મહત્તમ અને સ્થાનિક ન્યૂનતમ બિંદુઓ શોધો.

Solution

(NONE) આપેલ વિધેય $f(x) = 2x^3 - 6x^2 + 6x + 5$ છે.
પ્રથમ,આપણે પ્રથમ વિકલિત શોધીએ: $f'(x) = 6x^2 - 12x + 6 = 6(x^2 - 2x + 1) = 6(x - 1)^2$.
$f'(x) = 0$ લેતા,આપણને $6(x - 1)^2 = 0$ મળે છે,જેનો અર્થ છે કે $x = 1$.
હવે,આપણે $x = 1$ ની આસપાસ $f'(x)$ ની નિશાની તપાસીએ.
$x < 1$ માટે,$(x - 1)^2 > 0$,તેથી $f'(x) > 0$.
$x > 1$ માટે,$(x - 1)^2 > 0$,તેથી $f'(x) > 0$.
જેમ કે $x = 1$ માંથી પસાર થતી વખતે $f'(x)$ ની નિશાની બદલાતી નથી (તે બંને બાજુએ ધન રહે છે),તેથી વિધેય $f(x)$ એ $x = 1$ પર ચુસ્ત રીતે વધતું વિધેય છે.
તેથી,$x = 1$ એ સ્થાનિક મહત્તમ કે સ્થાનિક ન્યૂનતમ બિંદુ નથી. તે નતિપરિવર્તન બિંદુ (point of inflexion) છે.
300
MediumMCQ
બે ધન સંખ્યાઓ શોધો જેમનો સરવાળો $15$ હોય અને તેમના વર્ગોનો સરવાળો ન્યૂનતમ હોય.
A
$7.5, 7.5$
B
$5, 10$
C
$6, 9$
D
$4, 11$

Solution

(A) ધારો કે બે ધન સંખ્યાઓ $x$ અને $y$ છે. આપેલ છે કે $x + y = 15$,તેથી $y = 15 - x$.
ધારો કે $S$ એ સંખ્યાઓના વર્ગોનો સરવાળો છે,તેથી $S = x^2 + y^2$.
$y = 15 - x$ મૂકતા,આપણને મળે $S(x) = x^2 + (15 - x)^2 = x^2 + 225 - 30x + x^2 = 2x^2 - 30x + 225$.
ન્યૂનતમ કિંમત શોધવા માટે,પ્રથમ વિકલન $S'(x) = 4x - 30$ મેળવીએ.
$S'(x) = 0$ લેતા,$4x = 30$ મળે,જેનો અર્થ છે $x = \frac{30}{4} = 7.5$.
હવે,દ્વિતીય વિકલન $S''(x) = 4$ મેળવીએ.
કારણ કે $S''(7.5) = 4 > 0$,તેથી વિધેય $S(x)$ ને $x = 7.5$ આગળ સ્થાનિક ન્યૂનતમ કિંમત છે.
આમ,બે સંખ્યાઓ $x = 7.5$ અને $y = 15 - 7.5 = 7.5$ છે.

Applications of Derivatives — Maxima and Minima · Frequently Asked Questions

1Are these Applications of Derivatives 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 Applications of Derivatives 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.