Application of Integrals MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Application of Integrals - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

गणना

दिया गया है:

परवलय: y² = 4x

रेखा: x = 3

चूँकि y² = 4x है, तब y = \(2\sqrt{x}\) (प्रथम चतुर्थांश में, y > 0)

अभीष्ट क्षेत्रफल = 2 x (क्षेत्र OCAO का क्षेत्रफल)

⇒ क्षेत्रफल = \(2 \int_{0}^{3} y \, dx\)

⇒ क्षेत्रफल = \(2 \int_{0}^{3} 2\sqrt{x} \, dx\)

⇒ क्षेत्रफल = \(4 \int_{0}^{3} x^{\frac{1}{2}} \, dx\)

⇒ क्षेत्रफल = \(4 \left[ \frac{x^{\frac{3}{2}}}{\frac{3}{2}} \right]_{0}^{3}\)

⇒ क्षेत्रफल = \(4 \times \frac{2}{3} \left[ (3)^{\frac{3}{2}} - 0 \right]\)

⇒ क्षेत्रफल = \(\frac{8}{3} (3\sqrt{3})\)

∴ अभीष्ट क्षेत्रफल = \(8\sqrt{3}\) वर्ग इकाई

इसलिए, विकल्प 4 सही है। 

गणना

परवलय y = x² और x = y² का प्रतिच्छेद बिंदु है

y = (y²)² ⇒ y = y⁴

⇒ y = 0, y = 1

∴ x = 0, x = 1

इसलिए, प्रतिच्छेद बिंदु O (0, 0) और (1, 1) हैं;

∴ अभीष्ट क्षेत्रफल = \(\rm \int^1_0(y_2-y_1)dx\)

\(\rm \int^1_0(\sqrt x-x^2)dx\)

\(\rm \left[\frac{x^{3/2}}{3/2}-\frac{x^3}{3}\right]_0^1=\left[\frac{1^{3/2}}{3/2}-\frac{1^3}{3}\right]-\left[\frac{0^{3/2}}{3/2}-\frac{0^3}{3}\right]\)

= \(\rm \left[\frac{2}{3}-\frac{1}{3}\right]-[0]=\left(\frac{1}{3}\right)\)

वैकल्पिक विधि:

हम जानते हैं कि यदि परवलय y² = 4ax और x² = 4by हैं। 

तो परिबद्ध क्षेत्र का क्षेत्रफल = \(\rm \left(\frac{4a\times4b}{3}\right)\)

\(A=\rm \left(\frac{1\times1}{3}\right) =\frac{1}{3}\)

अतः विकल्प 4 सही है। 

गणना:

दिया गया है, x2 + y2 = 36…(i) जो परवलय y2 = 9x…(ii) के बाहर है।

समीकरण (ii) को समीकरण (i) में प्रतिस्थापित करने पर, हमें प्राप्त होता है x2 + 9x = 36

⇒ x2 + 12x - 3x - 36 = 0

⇒ x(x + 12) - 3(x + 12) = 0

⇒ (x + 12)(x - 3) = 0

⇒ x = 3[चूँकि वे धनात्मक x-अक्ष पर मिलते हैं]

⇒ y = ± 3√3

∴ वक्र बिंदु (3, ± 3√3) पर प्रतिच्छेद करते हैं।

∴ आवश्यक क्षेत्रफल

= \(\pi r^2-2\left[\int_0^3 \sqrt{9 x} d x+\int_3^6 \sqrt{36-x^2} d x\right]\)

= \(36 \pi-12 \sqrt{3}-2\left(\frac{x}{2} \sqrt{36-x^2}+18 \sin ^{-1}\left(\frac{x}{6}\right)\right)_3^6\)

= \(36 \pi-12 \sqrt{3}-2\left(9-\left(\frac{9 \sqrt{3}}{2}+3 \pi\right)\right)\)

= 24π - 3√3

∴ आवश्यक क्षेत्रफल 24π - 3√3 है।

सही उत्तर विकल्प 4 है।

स्पष्टीकरण -

प्रतिच्छेदन बिंदु के लिए,

4x2 = 8x + 12

⇒ x2 − 2x − 3 = 0

⇒ x = 3, −1

परिबद्ध क्षेत्रफल निम्नवत दिया गया है
\(A = \int_{-1}^{3} (8x + 12 - 4x^2) \, dx \)

\(A = \left[ \frac{8x^2}{2} + 12x - \frac{4x^3}{3} \right]_{-1}^{3} \)

= 44 - (4/3)

= 128/3

इसलिए सही विकल्प (2) है। 

गणना:

दिया गया है, A = {(x, y) : x2 ≤ y ≤ min {x + 2, 4 - 3x}

अब, y = min {x + 2, 4 - 3x} = \(\left\{\begin{matrix} x+2, & x\leq\frac{1}{2} \\ 4x-3, & x>\frac{1}{2} \\ \end{matrix}\right.\)

∴ अभीष्ट क्षेत्र का क्षेत्रफल

\(A=\int_{-1}^{\frac{1}{2}}\left(x+2-x^2\right) d x+\int_{\frac{1}{2}}^1\left(4-3 x-x^2\right) d x\)

= \(\left[\frac{x^2}{2}+2 x-\frac{x^3}{3}\right]_{-1}^{\frac{1}{2}}+\left[4 x-\frac{3 x^2}{2}-\frac{x^3}{3}\right]_{\frac{1}{2}}^1\)

= \(\left(\frac{1}{8}+1-\frac{1}{24}\right)-\left(\frac{1}{2}-2+\frac{1}{3}\right)+\left(4-\frac{3}{2}-\frac{1}{3}\right)-\left(2-\frac{3}{8}-\frac{1}{24}\right)\)

= \(\frac{17}{6}\)

∴ क्षेत्र का क्षेत्रफल \(\frac{17}{6}\) है।

सही उत्तर विकल्प 2 है।

संकल्पना:

x = a और x = b के बीच वक्र y = f(x) के तहत घिरा क्षेत्रफल निम्न दिया गया है, क्षेत्रफल = \(\rm\int_{a}^{b}ydx\)

y = a और y = b के बीच वक्र y = f(x) के तहत घिरा क्षेत्रफल निम्न दिया गया है, क्षेत्रफल = \(\rm\int_{a}^{b}xdy\)

गणना:

यहाँ, x² = y  और रेखा y = 1 परवलय को काटती है। 

∴ x² = 1

x = 1 और -1

अब, 

\( \text{Area =}\int_{-1}^{1} y d x \)

यहां, वक्र  y- अक्ष के सममित है, हम एक तरफ क्षेत्र को पा सकते हैं और फिर इसे 2 से गुणा कर सकते हैं, हम क्षेत्रफल को प्राप्त करेंगे, 

\( \text{Area } -1= \int_{0}^{1} y d x \)

\( \text{Area}_1 = \int_{0}^{1} x^{2} d x \)

\(= \rm\left[\frac{x^{3}}{3}\right]_{0}^{1}=\frac{1}{3}\)

यह क्षेत्र y = x2 और x-axis के बीच है I

छायांकित क्षेत्र का क्षेत्रफल ज्ञात करने के लिए, हमें इस क्षेत्रफल को वर्ग के क्षेत्रफल से घटाना होगा अर्थात।

\((1 \times 1)-\frac{1}{3}=\frac{2}{3}\)

\(Total\;Area=2\times{\frac{2}{3}} =\frac{4}{3}\) वर्ग इकाई I

अवधारणा:

\(\int\sqrt{a^2-x^2}\;dx=\frac{x}{2} {\sqrt{x^2-a^2}}+\frac{a^2}{2}sin^{-1}\frac{x}{a}+c\)

फलन y = √f(x), f(x) 0 के लिए परिभाषित है। इसलिए y ऋणात्मक नहीं हो सकता।

गणना:

दिया गया है:

y = \(\rm \sqrt{16-x^2}\) और x - अक्ष 

x - अक्ष पर, y शून्य होगा। 

y = \(\rm \sqrt{16-x^2}\)

⇒ 0 = \(\rm \sqrt{16-x^2}\)

⇒ 16 - x² = 0

⇒ x2 = 16

∴ x = ± 4

इसलिए, प्रतिच्छेदन बिंदु (4, 0) और (−4, 0) हैं। 

चूँकि, वक्र y = \(\rm \sqrt{16-x^2}\) है

तो, y ≥ o [सदैव]

तो, हम वृत्ताकार भाग लेंगे जो x-अक्ष के ऊपर है

वक्र का क्षेत्रफल, A \(\rm =\int_{-4}^{4}\sqrt{16-x^2}\;dx\)

हम जानते हैं कि,

\(\int√{a^2-x^2}\;dx=\frac{x}{2} {√{x^2-a^2}}+\frac{a^2}{2}sin^{-1}\frac{x}{a}+c\)

= \( \rm [ \frac x 2 \sqrt{(4^2- x^2) }+ \frac {16}{2}sin^{-1} \frac x4]_{-4}^{4 }\) 

= \( \rm [ \frac x 2 \sqrt{(4^2- 4^2) }+ \frac {16}{2}sin^{-1} \frac 44]- \rm [ \frac x 2 \sqrt{(4^2- (-4)^2) }+ \frac {16}{2}sin^{-1} \frac {4}{-4})]\)

= 8 sin-1 (1) + 8 sin-1 (1)

= 16 sin-1 (1)

= 16 × π/2

= 8π वर्ग इकाई 

गणना:

संलग्न क्षेत्र

\( = 2\mathop \smallint \nolimits_0^{\pi /4} \left( {\cos x - \sin x} \right)dx\)

\( = 2\left[ {\sin x + \cos x} \right]_0^{\pi /4}\)

\( = 2\left[ {\left( {\frac{1}{{\sqrt 2 }} + \frac{1}{{\sqrt 2 }}} \right) - \left( {0 + 1} \right)} \right]\)

\( = 2\left( {\sqrt 2 - 1} \right)\)

संकल्पना:

समाकलन द्वारा वक्र के तहत क्षेत्रफल 

इस वक्र के तहत क्षेत्रफल को ऊर्ध्वाधर रूप से योग द्वारा ज्ञात कीजिए। 

• इस स्थिति में हम यह ज्ञात करते हैं कि क्षेत्रफल आयत की ऊंचाई x = f(y) और चौड़ाई dy का योग होता है। 
• यदि हमें y = f(x) दिया गया है, तो हमें इसे x = f(y) के रूप में पुनःव्यक्त करने की आवश्यकता है और हमें इसका योग नीचे से शीर्ष तक करने की आवश्यकता है।

इसलिए, \({\bf{A}} = \mathop \smallint \nolimits_{\bf{a}}^{\bf{b}} {\bf{xdy}} = \mathop \smallint \nolimits_{\bf{a}}^{\bf{b}} {\bf{f}}\left( {\bf{y}} \right){\bf{dy}}\)

गणना:

दिया गया वक्र: x = 4 - y2

⇒ y2 = 4 - x
⇒ y2 = - (x - 4)

उपरोक्त वक्र परवलय का समीकरण है,

हम जानते हैं कि y - अक्ष पर; x = 0

⇒ y2 = 4 - x

⇒ y2 = 4 - 0 = 4

⇒ y = ± 2

⇒ (x, y) = (0, 2) या (0, -2) प्रतिच्छेदन बिंदु हैं। 

वक्र के तहत क्षेत्रफल  \( = \mathop \int \nolimits_{-2}^2 {\rm{xdy}}\)

\(= \rm \int_{-2}^2 (4-y^2)dy\)

\(\rm = \left[4y- {\frac{{{{ {{\rm{y}} } }^3}}}{3}} \right]_{-2}^2\)

\(= \frac{32}{3}\) वर्ग इकाई

व्याख्या:

वृत्त का समीकरण x2 + y2 = a2 द्वारा दिया गया है

आइए पट्टी को y-दिशा के साथ लें और इसे 0 से 'a' में समाकलित करें इससे पहले चतुर्थांश का क्षेत्रफल मिलेगा और एक वृत्त का क्षेत्रफल ज्ञात करने के लिए 4 से गुणा करें

\(y = \sqrt {x^2 - a^2}\)

प्रथम चतुर्थांश का क्षेत्रफल = \(\mathop \smallint \limits_0^a y\;dx\) = \(\mathop \smallint \limits_0^a \sqrt {{a^2} - {x^2}} \;dx\)

वृत्त का क्षेत्रफल = 4 × \(\mathop \smallint \limits_0^a \sqrt {{a^2} - {x^2}} \;dx\)

दिया गया है:

परवलय y = 3x2 और x2 - y + 4 = 0

संकल्पना​:

दो वक्रों y₁ और y₂ के बीच के क्षेत्रफल की संकल्पना को x = a और x = b के बीच लागू करने पर 

\(\rm A=\int_a^b(y_1-y_2)\ dx\)

गणना:

परवलय y = 3x2 और x2 - y + 4 = 0

तब 3x² = x² + 4

⇒ x² = 2

⇒ x = ± √ 2

तब क्षेत्रफल है

\(\rm A=\int_{-\sqrt2}^{\sqrt2}(x^2+4-3x^2) \ dx\)

\(\rm A=\int_{-\sqrt2}^{\sqrt2}(4-2x^2) \ dx\)

\(\rm A=[4x-2\frac{x^3}{3}]_{-\sqrt2}^{\sqrt2}\)

\(\rm A=4[\sqrt2-(-\sqrt2)]-\frac{2}{3}[{\sqrt2}^3-{(-\sqrt2)}^3]\)

\(\rm A=8\sqrt2-\frac{8}{3}\sqrt2\)

\(\rm A=\frac{16\sqrt2}{3}\) वर्ग इकाई

अतः विकल्प (4) सही है।

संकल्पना:

वक्र y = f(x) के क्षेत्रफल को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है:

A = \(\rm \int_{x_1}^{x_2}f(x) dx\)

जहाँ x1 और x2 अंतिम बिंदु हैं जिसके बीच क्षेत्रफल की आवश्यकता होती है। 

Imp. Note: कुल क्षेत्र x-अक्ष के नीचे के क्षेत्र और एक्स-अक्ष के ऊपर के क्षेत्र के अलावा होगा।

गणना:

f(x) = y = 4x³

दिया गया अंतिम बिंदु x1 = -2, x2 = 3

वक्र का क्षेत्रफल (A) = \(\rm \left|\int_{-2}^3 4x^3dx\right|\)

⇒ A = \(\rm \left|\int_{-2}^0 4x^3dx\right| + \left|\int_0^3 4x^3dx\right|\)

⇒ A = \(\rm \left|4\left[x^4\over4\right]_{-2}^0\right| + \left|4\left[x^4\over4\right]_0^3\right|\)

⇒ A = \(\rm \left|\left[0- 2^4\right]\right| + \left|\left[3^4 - 0\right]\right| \)

⇒ A = \(\rm \left|-16\right| + \left|81\right|\)

⇒ A = 97

Additional Information

समाकल गुण:

• ∫ xn dx = \(\rm x^{n+1}\over n+1\)+ C ; n ≠ -1
• \(\rm∫ {1\over x} dx = \ln x\) + C
• ∫ ex dx = ex+ C
• ∫ ax dx = (ax/ln a) + C ; a > 0,  a ≠ 1
• ∫ sin x dx = - cos x + C
• ∫ cos x dx = sin x + C 

स्पष्टीकरण:

दिए गए वक्रों के समीकरण हैं

y = x² --- (1) और y = 16 --- (2)

दोनों समीकरणों (1) और (2) को हल करके हमारे पास है:

x² = 16

x = 4, -4

∴ प्रतिच्छेदन के बिंदु (4, 16) और (-4, 16) हैं।

आकृति से हमारे पास है

\(Required~Area~=~∫_{-4}^4(16-x^2)~dx \)

समाकल गुण का उपयोग करके हमारे पास है

\(A=~2∫_{0}^4(16-x^2)~dx \)

\(= 2\left[ {16x - \frac{{{x^3}}}{3}} \right]_0^4\)

\(= 2\left[ {16x - \frac{{{x^3}}}{3}} \right]_0^4\)

\( = 2\left[ {64 - \frac{{64}}{3}} \right] \)

\(= 2 \times 64 \times \frac{2}{3}\;\)

\(A=\frac{256}{3}~sq.units\)

Alternate Method

एक अन्य विधि भी है जिसके द्वारा हम समस्या को हल कर सकते हैं,

क्षैतिज पट्टी पर विचार करके और समरूपता की स्थिति से हमारे पास है:

\(Area~=~2\int_0^{16}x~dy\)

\(Area~=~2\int_0^{16}\sqrt{y}~dy\)

\(Area~=~2~\times~\frac{2}{3}~\times~[y^{\frac{3}{2}}]_0^{16} \)

\(Area~=~2\times \frac{2}{3}\times [16^{\frac{3}{2}}-0]\)

क्षेत्रफल = \(\frac{256}{3}~sq.unit\)

संकल्पना:

समाकलन द्वारा वक्र के तहत क्षेत्रफल:

इस वक्र के तहत क्षेत्रफल को क्षैतिज रूप से जोड़कर ज्ञात कीजिए। 

इस स्थिति में हम क्षेत्रफल ज्ञात करते हैं जो आयत, ऊंचाई y = f(x) और चौड़ाई dx का योग है। 

हमें बाएँ से दाएँ तक योग ज्ञात करने की आवश्यकता है। 

∴ क्षेत्रफल =  \( \mathop \smallint \nolimits_{\rm{a}}^{\rm{b}} {\rm{ydx}} = {\rm{\;}}\mathop \smallint \nolimits_{\rm{a}}^{\rm{b}} {\rm{f}}\left( {\rm{x}} \right){\rm{dx}}\)

गणना:

यहाँ, हम वक्र y = x2, x - अक्ष और कोटि अंक x = - 1 और x = 2 द्वारा परिबाधा क्षेत्रफल को ज्ञात करना है। 

इसलिए, दिए गए वक्र द्वारा संलग्न क्षेत्रफल को \(\rm \mathop \int \nolimits_{-1}^2{x^2}\;dx\) द्वारा ज्ञात किया गया है। 

चूँकि हम जानते हैं कि,\(\smallint {{\rm{x}}^{\rm{n}}}{\rm{dx}} = \frac{{{{\rm{x}}^{{\rm{n}} + 1}}}}{{{\rm{n}} + 1}} + {\rm{C}}\)

क्षेत्रफल = \(\rm \mathop \int \nolimits_{-1}^2{x^2}\;dx\)

= \( \rm \left[ {\frac{{{x^3}}}{3}} \right]_{-1}^2\)

= \(\left[\frac 83 - \frac {-1}{3}\right] = \frac 93=3\)

क्षेत्रफल = 3 वर्ग इकाई 

व्याख्या:

दिए गए वक्र y = x - 1 और y² = 2x + 6 हैं। 

इन्हे हल करने पर हमें प्राप्त होगा,

y² = 2(y + 1) + 6

⇒ y² - 2y - 8 = 0

⇒ (y - 4)(y + 2) = 0

⇒ y = -2, 4

अब, हम निम्न के द्वारा क्षेत्रफल ज्ञात कर सकते हैं

A = \(\int_{-2}^{4}\left [y+1-\left ( \frac{y^{2}}{2}-3 \right ) \right ]dy \)

= \(\int_{-2}^{4}\left (4+y-\frac{y^{2}}{2} \right )dy \)

= \(\left [ 4y+\frac{y^{2}}{2} -\frac{y^{3}}{6}\right ]_{-2}^{4}\)

= \(16+8-\frac{32}{3}-\left ( -8+2+\frac{4}{3} \right )\)

∴ A = 18