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Variable separable type differential equations Questions in Hindi

Class 12 Mathematics · Differential Equations · Variable separable type differential equations

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Showing 19 of 419 questions in Hindi

401
EasyMCQ
अवकल समीकरण $\frac{dy}{dx} = \frac{2x-3y+5}{6x-9y+7}$ का व्यापक हल है
A
$x-3y+\frac{22}{3} \log |3x-7|+c=0$
B
$x-3y+\frac{8}{3} \log |6x-9y-1|+c=0$
C
$3x-3y+\frac{8}{3} \log |3x-9y+1|+c=0$
D
$3x-2y+\frac{22}{3} \log |2x-3y-7|+c=0$

Solution

(B) दिया गया अवकल समीकरण $\frac{dy}{dx} = \frac{2x-3y+5}{6x-9y+7}$ है।
माना $v = 2x-3y$ है। तब $\frac{dv}{dx} = 2 - 3\frac{dy}{dx}$,जिससे $\frac{dy}{dx} = \frac{1}{3}(2 - \frac{dv}{dx})$ प्राप्त होता है।
समीकरण में प्रतिस्थापित करने पर: $\frac{1}{3}(2 - \frac{dv}{dx}) = \frac{v+5}{3v+7}$।
$2 - \frac{dv}{dx} = \frac{3v+15}{3v+7} \implies \frac{dv}{dx} = 2 - \frac{3v+15}{3v+7} = \frac{6v+14-3v-15}{3v+7} = \frac{3v-1}{3v+7}$।
चरों को पृथक करने पर: $\int \frac{3v+7}{3v-1} dv = \int dx$।
$\int (1 + \frac{8}{3v-1}) dv = \int dx \implies v + \frac{8}{3} \log |3v-1| = x + c$।
$v = 2x-3y$ रखने पर: $(2x-3y) + \frac{8}{3} \log |3(2x-3y)-1| = x + c$।
$x - 3y + \frac{8}{3} \log |6x-9y-1| + c = 0$।
402
EasyMCQ
$\cos y \frac{dy}{dx} = e^{x+\sin y} + x^2 e^{\sin y}$ का हल $f(x) + e^{-\sin y} = C$ ($C$ एक स्वैच्छिक वास्तविक स्थिरांक है) है,जहाँ $f(x)$ बराबर है:
A
$e^x + \frac{1}{2} x^3$
B
$e^{-x} + \frac{1}{3} x^3$
C
$e^{-x} + \frac{1}{2} x^3$
D
$e^x + \frac{1}{3} x^3$

Solution

(D) दिया गया अवकल समीकरण: $\cos y \frac{dy}{dx} = e^x e^{\sin y} + x^2 e^{\sin y}$.
दोनों पक्षों को $e^{\sin y}$ से विभाजित करने पर: $e^{-\sin y} \cos y \frac{dy}{dx} = e^x + x^2$.
माना $u = \sin y$,तो $\frac{du}{dx} = \cos y \frac{dy}{dx}$.
समीकरण $e^{-u} \frac{du}{dx} = e^x + x^2$ बन जाता है।
दोनों पक्षों का $x$ के सापेक्ष समाकलन करने पर: $\int e^{-u} du = \int (e^x + x^2) dx$.
$-e^{-u} = e^x + \frac{x^3}{3} + C_1$.
$u = \sin y$ वापस रखने पर: $-e^{-\sin y} = e^x + \frac{x^3}{3} + C_1$.
$f(x) + e^{-\sin y} = C$ के रूप में व्यवस्थित करने पर: $e^x + \frac{x^3}{3} + e^{-\sin y} = C$.
इसे $f(x) + e^{-\sin y} = C$ के साथ तुलना करने पर,हमें $f(x) = e^x + \frac{x^3}{3}$ प्राप्त होता है।
403
EasyMCQ
यदि $x \frac{dy}{dx} + y = \frac{x f(xy)}{f'(xy)}$ है,तो $|f(xy)|$ का मान क्या होगा?
A
$k e^{x^2 / 2}$
B
$k e^{y^2 / 2}$
C
$k e^{x^2}$
D
$k e^{y^2}$

Solution

(A) दिया गया अवकल समीकरण: $x \frac{dy}{dx} + y = \frac{x f(xy)}{f'(xy)}$
हम जानते हैं कि $\frac{d}{dx}(xy) = x \frac{dy}{dx} + y$.
इस मान को समीकरण में रखने पर: $\frac{d(xy)}{dx} = \frac{x f(xy)}{f'(xy)}$.
चर $xy$ और $x$ को अलग करने पर: $\frac{f'(xy)}{f(xy)} d(xy) = x dx$.
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर: $\int \frac{f'(xy)}{f(xy)} d(xy) = \int x dx$.
इससे प्राप्त होता है: $\ln |f(xy)| = \frac{x^2}{2} + C$.
दोनों पक्षों का चरघातांकी लेने पर: $|f(xy)| = e^{\frac{x^2}{2} + C} = e^C \cdot e^{x^2 / 2}$.
माना $k = e^C$,तो हमें प्राप्त होता है: $|f(xy)| = k e^{x^2 / 2}$.
404
MediumMCQ
$(x+y)^{2} \frac{d y}{d x}=a^{2}, a \neq 0$ का व्यापक हल ज्ञात कीजिए ($C$ एक स्वेच्छ अचर है)
A
$\frac{x}{a}=\tan \frac{y}{a}+C$
B
$\tan x y=C$
C
$\tan (x+y)=C$
D
$\tan \frac{y+C}{a}=\frac{x+y}{a}$

Solution

(D) दिया गया समीकरण: $(x+y)^{2} \frac{d y}{d x}=a^{2}, a \neq 0$
माना $x+y=t$. तब $1+\frac{d y}{d x}=\frac{d t}{d x}$,जिसका अर्थ है $\frac{d y}{d x}=\frac{d t}{d x}-1$.
इस मान को समीकरण में रखने पर:
$t^{2}(\frac{d t}{d x}-1)=a^{2}$
$t^{2} \frac{d t}{d x} = a^{2}+t^{2}$
चरों का पृथक्करण करने पर:
$\frac{t^{2}}{a^{2}+t^{2}} d t = d x$
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर:
$\int \frac{t^{2}+a^{2}-a^{2}}{t^{2}+a^{2}} d t = \int d x$
$\int (1 - \frac{a^{2}}{t^{2}+a^{2}}) d t = x + C'$
$t - a^{2} \cdot \frac{1}{a} \tan^{-1}(\frac{t}{a}) = x + C'$
$t - a \tan^{-1}(\frac{t}{a}) = x + C'$
$t = x+y$ वापस रखने पर:
$(x+y) - a \tan^{-1}(\frac{x+y}{a}) = x + C'$
$y - C' = a \tan^{-1}(\frac{x+y}{a})$
$\frac{y-C'}{a} = \tan^{-1}(\frac{x+y}{a})$
$\tan(\frac{y-C'}{a}) = \frac{x+y}{a}$
माना $C = -C'$. अतः व्यापक हल $\tan(\frac{y+C}{a}) = \frac{x+y}{a}$ है।
405
MediumMCQ
$(x+y)^{2} \frac{dy}{dx} = a^{2}$ (जहाँ $a$ एक स्थिरांक है) का हल है:
A
$\frac{x+y}{a} = \tan \frac{y+C}{a}$,जहाँ $C$ एक स्वैच्छिक स्थिरांक है
B
$xy = a \tan Cx$,जहाँ $C$ एक स्वैच्छिक स्थिरांक है
C
$\frac{x}{a} = \tan \frac{y}{C}$,जहाँ $C$ एक स्वैच्छिक स्थिरांक है
D
$xy = \tan(x+C)$,जहाँ $C$ एक स्वैच्छिक स्थिरांक है

Solution

(A) दिया गया अवकल समीकरण: $(x+y)^{2} \frac{dy}{dx} = a^{2}$.
माना $v = x+y$. तब,$x$ के सापेक्ष अवकलन करने पर,$1 + \frac{dy}{dx} = \frac{dv}{dx}$,जिसका अर्थ है $\frac{dy}{dx} = \frac{dv}{dx} - 1$.
इन मानों को मूल समीकरण में रखने पर: $v^{2} (\frac{dv}{dx} - 1) = a^{2}$.
पदों को व्यवस्थित करने पर: $v^{2} \frac{dv}{dx} = v^{2} + a^{2}$,इसलिए $\frac{dv}{dx} = \frac{v^{2} + a^{2}}{v^{2}}$.
चरों को अलग करने पर: $\frac{v^{2}}{v^{2} + a^{2}} dv = dx$.
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर: $\int \frac{v^{2}}{v^{2} + a^{2}} dv = \int dx$.
इसे इस प्रकार लिखा जा सकता है: $\int (1 - \frac{a^{2}}{v^{2} + a^{2}}) dv = x + C'$.
समाकलन करने पर प्राप्त होता है: $v - a \tan^{-1}(\frac{v}{a}) = x + C'$.
$v = x+y$ रखने पर: $(x+y) - a \tan^{-1}(\frac{x+y}{a}) = x + C'$.
सरल करने पर: $y - a \tan^{-1}(\frac{x+y}{a}) = C'$.
व्यवस्थित करने पर: $\frac{y-C'}{a} = \tan^{-1}(\frac{x+y}{a})$.
दोनों पक्षों का टेंजेंट लेने पर: $\tan(\frac{y-C'}{a}) = \frac{x+y}{a}$.
$-C' = C$ मानने पर,हमें $\frac{x+y}{a} = \tan(\frac{y+C}{a})$ प्राप्त होता है।
406
EasyMCQ
अवकल समीकरण $\log_{e}\left(\frac{dy}{dx}\right) = x + y$ का व्यापक हल है
A
$e^x + e^{-y} = C$
B
$e^x + e^y = C$
C
$e^y + e^{-x} = C$
D
$e^{-x} + e^{-y} = C$

Solution

(A) दिया गया अवकल समीकरण: $\log_{e}\left(\frac{dy}{dx}\right) = x + y$.
लघुगणक की परिभाषा के अनुसार,हम इसे लिख सकते हैं: $\frac{dy}{dx} = e^{x+y}$.
घातांक के नियम का उपयोग करते हुए: $\frac{dy}{dx} = e^x \cdot e^y$.
चरों को अलग करने पर: $e^{-y} dy = e^x dx$.
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर: $\int e^{-y} dy = \int e^x dx$.
इससे प्राप्त होता है: $-e^{-y} = e^x + C_1$.
पदों को व्यवस्थित करने पर: $e^x + e^{-y} = -C_1$.
माना कि $-C_1 = C$,अतः व्यापक हल है: $e^x + e^{-y} = C$.
407
EasyMCQ
अवकल समीकरण $x \, dy - y \, dx = 0$ का हल क्या दर्शाता है?
A
परवलय
B
वृत्त
C
अतिपरवलय
D
सरल रेखा

Solution

(D) दिया गया अवकल समीकरण $x \, dy - y \, dx = 0$ है।
पदों को पुनर्व्यवस्थित करने पर,हमें $x \, dy = y \, dx$ प्राप्त होता है।
चरों को अलग करने पर,हमारे पास $\frac{dy}{y} = \frac{dx}{x}$ है।
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर,हमें $\int \frac{dy}{y} = \int \frac{dx}{x} + C$ प्राप्त होता है।
इसका परिणाम $\ln|y| = \ln|x| + \ln|c|$ है,जहाँ $\ln|c|$ समाकलन स्थिरांक है।
लघुगणक के गुणों का उपयोग करने पर,$\ln|y| = \ln|cx|$,जिसका अर्थ है $y = cx$।
समीकरण $y = cx$ मूल बिंदु से होकर जाने वाली एक सरल रेखा को दर्शाता है।
408
EasyMCQ
अवकल समीकरण $\frac{dy}{dx} = e^{y+x} + e^{y-x}$ का व्यापक हल ज्ञात कीजिए,जहाँ $c$ एक स्वेच्छ अचर है।
A
$e^{-y} = e^x - e^{-x} + c$
B
$e^{-y} = e^{-x} - e^x + c$
C
$e^{-y} = e^x + e^{-x} + c$
D
$e^y = e^x + e^{-x} + c$

Solution

(B) दिया गया अवकल समीकरण: $\frac{dy}{dx} = e^{y+x} + e^{y-x}$.
दाहिनी ओर को इस प्रकार लिखा जा सकता है: $\frac{dy}{dx} = e^y(e^x + e^{-x})$.
चरों को पृथक करने पर: $e^{-y} dy = (e^x + e^{-x}) dx$.
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर: $\int e^{-y} dy = \int (e^x + e^{-x}) dx$.
इससे प्राप्त होता है: $-e^{-y} = e^x - e^{-x} + c$.
$-1$ से गुणा करने पर: $e^{-y} = e^{-x} - e^x + c$.
अतः,सही विकल्प $B$ है।
409
DifficultMCQ
अवकल समीकरण $\frac{d y}{d x}=\frac{x+y+1}{2 x+2 y+1}$ का व्यापक हल है
A
$\log _{e}|3 x+3 y+2|+3 x+6 y=C$
B
$\log _{e}|3 x+3 y+2|-3 x+6 y=C$
C
$\log _{e}|3 x+3 y+2|-3 x-6 y=C$
D
$\log _{e}|3 x+3 y+2|+3 x-6 y=C$

Solution

(D) दिया गया अवकल समीकरण: $\frac{d y}{d x}=\frac{x+y+1}{2 x+2 y+1}$
माना $x+y=v$. तब $1+\frac{d y}{d x}=\frac{d v}{d x}$,अतः $\frac{d y}{d x}=\frac{d v}{d x}-1$.
इसे समीकरण में प्रतिस्थापित करने पर: $\frac{d v}{d x}-1=\frac{v+1}{2 v+1}$
$\frac{d v}{d x}=\frac{v+1}{2 v+1}+1 = \frac{v+1+2 v+1}{2 v+1} = \frac{3 v+2}{2 v+1}$
चरों को पृथक करने पर: $\frac{2 v+1}{3 v+2} d v=d x$
अंश को पुनर्व्यवस्थित करने पर: $\frac{\frac{2}{3}(3 v+2)-\frac{1}{3}}{3 v+2} d v=d x$
$\left(\frac{2}{3}-\frac{1}{3(3 v+2)}\right) d v=d x$
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर: $\int \left(\frac{2}{3}-\frac{1}{3(3 v+2)}\right) d v = \int d x + C'$
$\frac{2}{3} v - \frac{1}{9} \log |3 v+2| = x + C'$
$v=x+y$ रखने पर: $\frac{2}{3}(x+y) - \frac{1}{9} \log |3 x+3 y+2| = x + C'$
$9$ से गुणा करने पर: $6(x+y) - \log |3 x+3 y+2| = 9 x + 9 C'$
$6 x + 6 y - 9 x - \log |3 x+3 y+2| = C$
$-3 x + 6 y - \log |3 x+3 y+2| = C$
$-1$ से गुणा करने पर: $3 x - 6 y + \log |3 x+3 y+2| = C$
अतः,सही विकल्प $D$ है।
410
EasyMCQ
यदि $x \frac{dy}{dx} + y = x \frac{f(xy)}{f'(xy)}$ है,तो $|f(xy)|$ का मान क्या होगा?
A
$Ce^{x^2/2}$
B
$Ce^{x^2}$
C
$Ce^{2x^2}$
D
$Ce^{x^2/3}$

Solution

(A) दिया गया अवकल समीकरण: $x \frac{dy}{dx} + y = x \frac{f(xy)}{f'(xy)}$.
हम जानते हैं कि $\frac{d}{dx}(xy) = x \frac{dy}{dx} + y$.
इस मान को समीकरण में प्रतिस्थापित करने पर: $\frac{d(xy)}{dx} = x \frac{f(xy)}{f'(xy)}$.
चरों को अलग करने पर: $\frac{f'(xy)}{f(xy)} d(xy) = x dx$.
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर: $\int \frac{f'(xy)}{f(xy)} d(xy) = \int x dx$.
परिणाम प्राप्त होता है: $\ln |f(xy)| = \frac{x^2}{2} + k$,जहाँ $k$ समाकलन स्थिरांक है.
दोनों पक्षों का चरघातांकी लेने पर: $|f(xy)| = e^{\frac{x^2}{2} + k} = e^k \cdot e^{\frac{x^2}{2}}$.
मान लीजिए $C = e^k$,अतः: $|f(xy)| = Ce^{\frac{x^2}{2}}$.
411
DifficultMCQ
यदि $y=y(x)$ अवकल समीकरण $16(\sqrt{x+9\sqrt{x}})(4+\sqrt{9+\sqrt{x}}) \cos y \, dy = (1+2 \sin y) \, dx$ को $x > 0$ के लिए संतुष्ट करता है और $y(256)=\frac{\pi}{2}$,$y(49)=\alpha$ है,तो $2 \sin \alpha$ का मान ज्ञात कीजिए:
A
$2 \sqrt{2}-1$
B
$2(\sqrt{2}-1)$
C
$3(\sqrt{2}-1)$
D
$\sqrt{2}-1$

Solution

(A) दिया गया अवकल समीकरण: $16(\sqrt{x+9\sqrt{x}})(4+\sqrt{9+\sqrt{x}}) \cos y \, dy = (1+2 \sin y) \, dx$.
चरों को अलग करने पर: $\int \frac{\cos y}{1+2 \sin y} \, dy = \int \frac{dx}{16(\sqrt{x+9\sqrt{x}})(4+\sqrt{9+\sqrt{x}})}$.
माना $u = 1+2 \sin y$,तब $du = 2 \cos y \, dy$,अतः $\int \frac{\cos y}{1+2 \sin y} \, dy = \frac{1}{2} \ln |1+2 \sin y|$.
दाहिनी ओर के लिए,माना $t = 4+\sqrt{9+\sqrt{x}}$। तब $t-4 = \sqrt{9+\sqrt{x}}$। दोनों पक्षों का वर्ग करने पर: $(t-4)^2 = 9+\sqrt{x}$,अतः $\sqrt{x} = (t-4)^2 - 9$।
$t = 4+\sqrt{9+\sqrt{x}}$ का अवकलन करने पर,$dt = \frac{1}{2\sqrt{9+\sqrt{x}}} \cdot \frac{1}{2\sqrt{x}} \, dx = \frac{dx}{4\sqrt{x(9+\sqrt{x})}} = \frac{dx}{4\sqrt{x+9\sqrt{x}}}$।
अतः,$\frac{dx}{\sqrt{x+9\sqrt{x}}} = 4 \, dt$।
समाकलन इस प्रकार होगा: $\frac{1}{2} \ln |1+2 \sin y| = \int \frac{4 \, dt}{16t} = \frac{1}{4} \ln |t| + C = \frac{1}{4} \ln |4+\sqrt{9+\sqrt{x}}| + C$।
$y(256) = \frac{\pi}{2}$ का उपयोग करने पर: $\frac{1}{2} \ln(1+2 \sin \frac{\pi}{2}) = \frac{1}{4} \ln(4+\sqrt{9+\sqrt{256}}) + C \implies \frac{1}{2} \ln 3 = \frac{1}{4} \ln(4+\sqrt{9+16}) + C = \frac{1}{4} \ln 9 + C = \frac{1}{2} \ln 3 + C$। अतः $C = 0$।
अब,$y(49) = \alpha$ के लिए: $\frac{1}{2} \ln(1+2 \sin \alpha) = \frac{1}{4} \ln(4+\sqrt{9+\sqrt{49}}) = \frac{1}{4} \ln(4+\sqrt{16}) = \frac{1}{4} \ln 8 = \frac{1}{4} \ln(2^3) = \frac{3}{4} \ln 2$।
अतः $\ln(1+2 \sin \alpha) = \frac{3}{2} \ln 2 = \ln(2^{3/2}) = \ln(2\sqrt{2})$।
इसलिए,$1+2 \sin \alpha = 2\sqrt{2}$,जो हमें $2 \sin \alpha = 2\sqrt{2}-1$ देता है।
412
DifficultMCQ
मान लीजिए कि अवकल समीकरण $x dy - y dx = \sqrt{x^{2} + y^{2}} dx$,जहाँ $x > 0$ और $y(1) = 0$,का हल वक्र $y = y(x)$ है। तो $y(3)$ का मान ज्ञात कीजिए:
A
$4$
B
$6$
C
$1$
D
$2$

Solution

(A) दिया गया अवकल समीकरण: $x dy - y dx = \sqrt{x^{2} + y^{2}} dx$.
दोनों पक्षों को $x^{2}$ से विभाजित करने पर ($x > 0$ है): $\frac{x dy - y dx}{x^{2}} = \frac{\sqrt{x^{2} + y^{2}}}{x^{2}} dx$.
इसे इस प्रकार लिखा जा सकता है: $d\left(\frac{y}{x}\right) = \sqrt{1 + \left(\frac{y}{x}\right)^{2}} \cdot \frac{1}{x} dx$.
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर: $\int \frac{d(\frac{y}{x})}{\sqrt{1 + (\frac{y}{x})^{2}}} = \int \frac{1}{x} dx$.
मानक समाकलन $\int \frac{du}{\sqrt{1 + u^{2}}} = \ln|u + \sqrt{1 + u^{2}}| + C$ का उपयोग करने पर: $\ln\left(\frac{y}{x} + \sqrt{1 + \frac{y^{2}}{x^{2}}}\right) = \ln x + C$.
$y(1) = 0$ दिया गया है,इसलिए $x = 1, y = 0$ रखने पर: $\ln(0 + \sqrt{1 + 0}) = \ln(1) + C \Rightarrow 0 = 0 + C \Rightarrow C = 0$.
अतः,$\frac{y}{x} + \sqrt{1 + \frac{y^{2}}{x^{2}}} = x$.
$x$ से गुणा करने पर: $y + \sqrt{x^{2} + y^{2}} = x^{2}$.
$y(3)$ ज्ञात करने के लिए,$x = 3$ रखने पर: $y + \sqrt{9 + y^{2}} = 9$.
$\sqrt{9 + y^{2}} = 9 - y$.
दोनों पक्षों का वर्ग करने पर: $9 + y^{2} = 81 - 18y + y^{2}$.
$18y = 72 \Rightarrow y = 4$.
413
MediumMCQ
अवकल समीकरण $\frac{dy}{dx} = e^{x-y}$ का व्यापक हल . . . . . . है।
A
$e^{-x} - e^{-y} = c$
B
$e^x - e^y = c$
C
$e^{-x} - e^y = c$
D
$e^x - e^{-y} = c$

Solution

(B) दिया गया अवकल समीकरण $\frac{dy}{dx} = e^{x-y}$ है।
घातांक के नियम का उपयोग करते हुए,हम लिख सकते हैं $\frac{dy}{dx} = \frac{e^x}{e^y}$।
चरों को अलग करने पर,हमें $e^y \, dy = e^x \, dx$ प्राप्त होता है।
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर,$\int e^y \, dy = \int e^x \, dx$।
इससे $e^y = e^x + C$ प्राप्त होता है,जहाँ $C$ समाकलन स्थिरांक है।
पदों को व्यवस्थित करने पर,हमें $e^x - e^y = -C$ प्राप्त होता है,जिसे $e^x - e^y = c$ के रूप में लिखा जा सकता है (जहाँ $c = -C$ एक स्वेच्छ अचर है)।
414
MediumMCQ
अवकल समीकरण $\frac{dy}{dx} = e^{x+y}$ का व्यापक हल . . . . . . है।
A
$e^x + e^y = C$
B
$e^x + e^{-y} = C$
C
$e^{-x} + e^y = C$
D
$e^{-x} + e^{-y} = C$

Solution

(B) दिया गया अवकल समीकरण $\frac{dy}{dx} = e^{x+y} = e^x \cdot e^y$ है।
चरों को पृथक करने पर,हमें $e^{-y} \, dy = e^x \, dx$ प्राप्त होता है।
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर,$\int e^{-y} \, dy = \int e^x \, dx$ प्राप्त होता है।
इसका परिणाम $-e^{-y} = e^x + C'$ है,जहाँ $C'$ समाकलन स्थिरांक है।
पदों को पुनर्व्यवस्थित करने पर,हमें $e^x + e^{-y} = -C'$ प्राप्त होता है।
यदि $C = -C'$ मान लिया जाए,तो व्यापक हल $e^x + e^{-y} = C$ होगा।
415
DifficultMCQ
मान लीजिए $y = y(x)$ अवकल समीकरण $(1 + \sin x) \frac{dy}{dx} + (y + 1) \cos x = 0$ का हल वक्र है,जहाँ $y(0) = 0$ है। यदि वक्र $y = y(x)$ बिंदु $(\alpha, -\frac{1}{2})$ से होकर गुजरता है,तो $\alpha$ का मान है:
A
$\frac{\pi}{6}$
B
$\frac{\pi}{4}$
C
$\frac{\pi}{3}$
D
$\frac{\pi}{2}$

Solution

(D) दिया गया अवकल समीकरण $(1 + \sin x) \frac{dy}{dx} + (y + 1) \cos x = 0$ है।
चरों को अलग करने पर,हमें $\frac{dy}{y+1} = -\frac{\cos x}{1+\sin x} dx$ प्राप्त होता है।
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर,$\int \frac{dy}{y+1} = -\int \frac{\cos x}{1+\sin x} dx$ प्राप्त होता है।
इससे $\ln|y+1| = -\ln|1+\sin x| + C$ प्राप्त होता है,जिसे $\ln|y+1| + \ln|1+\sin x| = C$ लिखा जा सकता है।
लघुगणक के गुणधर्म का उपयोग करने पर,$(y+1)(1+\sin x) = K$ प्राप्त होता है,जहाँ $K = e^C$ है।
प्रारंभिक शर्त $y(0) = 0$ का उपयोग करने पर,$x = 0$ और $y = 0$ रखने पर: $(0+1)(1+\sin 0) = K$,जिससे $1(1+0) = K$,अर्थात $K = 1$ प्राप्त होता है।
अतः,विशिष्ट हल $(y+1)(1+\sin x) = 1$ है।
यदि वक्र $(\alpha, -\frac{1}{2})$ से होकर गुजरता है,तो $x = \alpha$ और $y = -\frac{1}{2}$ रखने पर:
$(-\frac{1}{2} + 1)(1+\sin \alpha) = 1$.
$\frac{1}{2}(1+\sin \alpha) = 1$.
$1+\sin \alpha = 2$.
$\sin \alpha = 1$.
इसलिए,$\alpha = \frac{\pi}{2}$।
416
DifficultMCQ
मान लीजिए $y = y(x)$ अवकल समीकरण $\frac{dy}{dx} = (1+x^2)(1-y^2)$ का हल है,जहाँ प्रारंभिक स्थिति $y(0) = \frac{1}{2}$ है। तो $(2y(1) - 1)$ का मान ज्ञात कीजिए:
A
$\sqrt{3} \tan(\frac{11\sqrt{3}}{6})$
B
$\frac{\sqrt{3}}{2} \tan(\frac{11\sqrt{3}}{12})$
C
$\sqrt{3} \tan(\frac{11\sqrt{3}}{12})$
D
$\frac{\sqrt{3}}{2} \tan(\frac{11\sqrt{3}}{6})$

Solution

(C) दिया गया अवकल समीकरण $\frac{dy}{dx} = (1+x^2)(1-y^2)$ है।
चरों को अलग करने पर,$\int \frac{dy}{1-y^2} = \int (1+x^2) dx$ प्राप्त होता है।
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर,$\frac{1}{2} \ln|\frac{1+y}{1-y}| = x + \frac{x^3}{3} + C$ प्राप्त होता है।
प्रारंभिक स्थिति $y(0) = \frac{1}{2}$ का उपयोग करने पर,$C = \frac{1}{2} \ln(3)$ प्राप्त होता है।
अतः,$\ln|\frac{1+y}{1-y}| = 2(x + \frac{x^3}{3}) + \ln(3)$।
$x=1$ पर,$\ln|\frac{1+y(1)}{1-y(1)}| = \frac{8}{3} + \ln(3)$।
इस प्रकार,$\frac{1+y(1)}{1-y(1)} = 3e^{8/3}$।
$k = 3e^{8/3}$ लेने पर,$y(1) = \frac{k-1}{k+1}$ प्राप्त होता है।
$2y(1)-1 = \frac{k-3}{k+1}$ होता है।
$k$ का मान रखने पर,यह व्यंजक हाइपरबोलिक फलन $\tanh$ के रूप में बदल जाता है,जो अंततः $\tan$ के रूप में परिणत होता है।
417
DifficultMCQ
यदि वक्र $y = f(x)$ बिंदु $(1, e)$ से होकर गुजरता है और अवकल समीकरण $dy = y(2 + \log_e x) dx, x > 0$ को संतुष्ट करता है,तो $f(e)$ का मान क्या है?
A
$e^e$
B
$e^{e^2}$
C
$e^{2e}$
D
$e^{3e}$

Solution

(C) दिया गया अवकल समीकरण: $\frac{dy}{y} = (2 + \ln x) dx$.
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर: $\int \frac{dy}{y} = \int (2 + \ln x) dx$.
$\ln y = 2x + (x \ln x - x) + C = x \ln x + x + C$.
चूंकि वक्र बिंदु $(1, e)$ से गुजरता है,$x = 1$ और $y = e$ प्रतिस्थापित करने पर: $\ln e = 1 \ln 1 + 1 + C$.
$1 = 0 + 1 + C$,जिससे $C = 0$ प्राप्त होता है।
अतः,वक्र का समीकरण $\ln y = x \ln x + x$ है।
$f(e)$ ज्ञात करने के लिए,$x = e$ प्रतिस्थापित करने पर: $\ln f(e) = e \ln e + e = e(1) + e = 2e$.
इसलिए,$f(e) = e^{2e}$.
418
DifficultMCQ
मान लीजिए कि $y = y(x)$ अवकल समीकरण $\frac{dy}{dx} = (1+x^2)(1-y+y^2)$ का हल है,जहाँ $y(0) = \frac{1}{2}$ है। तो $(2y(1) - 1)$ का मान ज्ञात कीजिए:
A
$\sqrt{3}\tan \left(\frac{11\sqrt{3}}{6}\right)$
B
$\frac{\sqrt{3}}{2}\tan \left(\frac{11\sqrt{3}}{12}\right)$
C
$\sqrt{3}\tan \left(\frac{11\sqrt{3}}{12}\right)$
D
$\frac{\sqrt{3}}{2}\tan \left(\frac{11\sqrt{3}}{6}\right)$

Solution

(C) दिया गया अवकल समीकरण $\frac{dy}{dx} = (1+x^2)(1-y+y^2)$ है।
चरों को अलग करने पर,$\int \frac{dy}{y^2-y+1} = \int (1+x^2) dx$ प्राप्त होता है।
हर में पूर्ण वर्ग बनाने पर: $y^2-y+1 = (y-1/2)^2 + 3/4$.
अतः,$\int \frac{dy}{(y-1/2)^2 + (\sqrt{3}/2)^2} = x + \frac{x^3}{3} + C$.
सूत्र $\int \frac{du}{u^2+a^2} = \frac{1}{a} \tan^{-1}(\frac{u}{a})$ का उपयोग करने पर,$\frac{2}{\sqrt{3}} \tan^{-1} \left(\frac{2y-1}{\sqrt{3}}\right) = x + \frac{x^3}{3} + C$ प्राप्त होता है।
चूँकि $y(0) = 1/2$ दिया गया है,$\frac{2}{\sqrt{3}} \tan^{-1}(0) = 0 + 0 + C$,जिसका अर्थ है $C = 0$.
अतः,$\frac{2}{\sqrt{3}} \tan^{-1} \left(\frac{2y-1}{\sqrt{3}}\right) = x + \frac{x^3}{3}$.
$x = 1$ पर,$\frac{2}{\sqrt{3}} \tan^{-1} \left(\frac{2y(1)-1}{\sqrt{3}}\right) = 1 + 1/3 = 4/3$.
$\tan^{-1} \left(\frac{2y(1)-1}{\sqrt{3}}\right) = \frac{4}{3} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{2\sqrt{3}}{3} = \frac{2}{\sqrt{3}}$.
इसलिए,$\frac{2y(1)-1}{\sqrt{3}} = \tan \left(\frac{2}{\sqrt{3}}\right)$,जिससे $2y(1)-1 = \sqrt{3} \tan \left(\frac{2}{\sqrt{3}}\right)$ प्राप्त होता है।
419
DifficultMCQ
यदि वक्र $y = y(x)$ बिंदु $(1, e)$ से होकर गुजरता है और अवकल समीकरण $dy = y(2 + \log_e x) dx$,$x > 0$ को संतुष्ट करता है,तो $y(e)$ का मान क्या होगा?
A
$e^e$
B
$e^{e^2}$
C
$e^{2e}$
D
$e^{2e^2}$

Solution

(C) दिया गया अवकल समीकरण: $\frac{dy}{y} = (2 + \log_e x) dx$.
दोनों पक्षों का समाकलन करने पर: $\int \frac{dy}{y} = \int (2 + \log_e x) dx$.
$\log_e y = 2x + (x \log_e x - x) + C = x \log_e x + x + C$.
चूंकि वक्र बिंदु $(1, e)$ से गुजरता है,$x = 1$ और $y = e$ प्रतिस्थापित करने पर:
$\log_e e = 1 \cdot \log_e 1 + 1 + C$.
$1 = 0 + 1 + C \Rightarrow C = 0$.
अतः,वक्र का समीकरण $\log_e y = x \log_e x + x$ है।
$y(e)$ ज्ञात करने के लिए,$x = e$ प्रतिस्थापित करने पर:
$\log_e y = e \log_e e + e = e(1) + e = 2e$.
इसलिए,$y = e^{2e}$.

Differential Equations — Variable separable type differential equations · Frequently Asked Questions

1Are these Differential Equations 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?

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

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