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

Last updated on May 2, 2025

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Latest Differentiability MCQ Objective Questions

Differentiability Question 1:

यदि समुच्चय R पर परिभाषित फलन f (x) एक- ऐसा विषम अवकलनीय फलन है कि fटट (5) = -3, तब f"(-5) बराबर है

  1. -3
  2. 0
  3. 3
  4. विद्यमान नहीं  
  5. 1

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : -3

Differentiability Question 1 Detailed Solution

Differentiability Question 2:

मान लीजिए f(x) R में एक अवकल फलन इस प्रकार है कि 

\(f(x) = \begin{cases} \lim_{n\rightarrow\infty} \left( \frac{px}{n} \sum_{r=1}^{n} \frac{[r^2 - e^{-x} + r - 1]}{r(r+1)} \right) + \lambda, & x > 0 \\ q, & x = 0 \\ \lim_{n\rightarrow\infty} \sum_{r=1}^{n} \frac{\{r^2 + r + e^x - 1\}}{r(r+1)}, & x < 0 \end{cases} \)

जहाँ [.] GIF है, {.} x का भिन्नात्मक भाग है:

  सूची - I सूची - II
(I) p का मान है (P) 4
(II) 3λ का मान है (Q) 3
(III) λ + 2q + p का मान है (R) 2
(IV) यदि g, f का व्युत्क्रम है तो g'(1/2) है (S) 1
    (T) 0

 

  1. (I) → R, (II) → S, (III) → S, (IV) → Q 
  2. (I) → T, (II) → P, (III) → Q, (IV) → T 
  3. (I) → S, (II) → Q, (III) → P, (IV) → R 
  4. (I) → S, (II) → T, (III) → S, (IV) → T 

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : (I) → S, (II) → Q, (III) → P, (IV) → R 

Differentiability Question 2 Detailed Solution

गणना:

x > 0 के लिए:

\(\frac{[r^{2}-e^{-x}+r-1]}{r(r+1)} = \frac{r^2 + r - 1 + [-e^{-x}]}{r(r+1)}\)

\(\frac{r(r+1) - 1}{r(r+1)} + \frac{[-e^{-x}]}{r(r+1)} = 1 - \frac{1}{r(r+1)} + \frac{[-e^{-x}]}{r(r+1)}\)

\(\sum_{r=1}^{n} (1 - \frac{1}{r(r+1)}) = n - (1 - \frac{1}{n+1}) = \frac{n^2}{n+1}\)

\(\sum_{r=1}^{n} \frac{[-e^{-x}]}{r(r+1)} \approx [-e^{-x}]\)

\(f(x) = \lim_{n\rightarrow \infty} (\frac{px}{n} (\frac{n^2}{n+1} + [-e^{-x}]) + \lambda)\)

\(f(x) = px + \lambda\)

x < 0 के लिए:

\(\frac{\{r^{2}+r+e^{x}-1\}}{r(r+1)} = \frac{\{e^x\}}{r(r+1)}\)

\(\sum_{r=1}^{n} \frac{\{e^x\}}{r(r+1)} \approx \{e^x\} (1 - \frac{1}{n+1})\)

\(f(x) = \{e^x\} = e^x\)

x = 0 पर सांतत्य:

\(\lim_{x\rightarrow 0^-} f(x) = e^0 = 1\)

\(\lim_{x\rightarrow 0^+} f(x) = \lambda\)

⇒ f(0) = q

⇒ λ = 1 = q

x = 0 पर अवकलनीयता:

\(f'(x) = p\) , x > 0 के लिए

\(f'(x) = e^x\) जहाँ x < 0

\(\lim_{x\rightarrow 0^-} f'(x) = 1\)

\(\lim_{x\rightarrow 0^+} f'(x) = p\)

 p = 1

x < 0 के लिए व्युत्क्रम:

⇒ y = e x ⇒ x = ln(y) ⇒ g(y) = ln(y)

⇒ g'(y) = 1/y

⇒ g'(1/2) = 2

∴ p = 1, q = 1, 3λ = 3, 2q + p + λ = 4, g'(1/2) = 2

(I) → S, (II) → Q, (III) → P, (IV) → R  

अतः विकल्प 3 सही है। 

Differentiability Question 3:

घातीय फलन \(f(x)\) का गुणांक, जिसमें अचर पद भी शामिल है, सभी परिमेय हैं और इसका स्थानीय अधिकतम मान \(x=0\) पर है। माना \(g(x)=|f^{\prime}(x)|e^{f(x)}\) का अधिकतम मान \(4\sqrt{e}\) है। यदि \(g(x)=4\sqrt{e}\) का परिमेय हल है, तो:

  सूची - I सूची - II
(I) \(\int_{-1}^{0}g(x)dx=e-\frac{1}{e^{p}}\) तब p बराबर है (P) 0
(II) sgn(f(0)) का मान बराबर है (Q) 1
(III) g(x) अवकलनीय नहीं है (R) 8
(IV) \(g(\tan\frac{\pi}{4})=\frac{2d}{e^{7}}\) का मान (S) 7

  1. (I) → P (ii) → Q (III) → R (IV) → S
  2. (I) → S (ii) → Q (III) → P (IV) → R
  3. (I) → S (ii) → Q (III) → R (IV) → P
  4. (I) → R (ii) → S (III) → P (IV) → Q

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : (I) → S (ii) → Q (III) → P (IV) → R

Differentiability Question 3 Detailed Solution

गणना:

माना \(f(x)=ax^{2}+bx+c\)

दिया गया है: \(-\frac{b}{2a}=0\Rightarrow b=0\Rightarrow f(x)=ax^{2}+c\)

\(\Rightarrow f^{\prime}(x)=2ax\Rightarrow f^{\prime\prime}(x)=2a\)

माना g(x) का x = \(\alpha\) पर अधिकतम मान है: g'(\(\alpha\)) = 0 \(\Rightarrow\) \((f'(\alpha))^{2}+f''(\alpha)=0\) ... (i)

g(\(\alpha\)) = \(|f'(\alpha)|e^{f(\alpha)}=4\sqrt{e}\Rightarrow f'(\alpha)=4\) और \(f(\alpha)=\frac{1}{2}\)

अब \((f^{\prime}(\alpha))^{2}+f^{\prime\prime}(\alpha)=0\Rightarrow16+2a=0\Rightarrow a=-8\) से

\(f^{\prime}(\alpha)=4\Rightarrow\alpha=-\frac{1}{4}\);

\(f(\alpha)=a\alpha^{2}+c=\frac{1}{2}\Rightarrow-\frac{8\cdot 1}{16}+c=\frac{1}{2}\Rightarrow c=1\)

\(\therefore f(x)=-8x^{2}+1\) और g(x) = \(|16x|e^{1-8x^{2}}\)

(I) \(\int_{-1}^{0} g(x) dx = e - \frac{1}{e^p}\) तब p बराबर है,

\(\int_{-1}^{0} |16x|e^{1 - 8x^2} dx = \int_{-1}^{0} -16xe^{1 - 8x^2} dx\)

माना \(u = 1 - 8x^2\), \(du = -16x dx\)

जब x = -1, u = -7. जब x = 0, u = 1

\(\int_{-7}^{1} e^u du = [e^u]_{-7}^{1} = e - e^{-7} = e - \frac{1}{e^7}\)

∴ p = 7

∴ (I) का मिलान (S) 7 से होता है।

(II) sgn(f(0)) का मान बराबर है:

\(f(0) = -8(0)^2 + 1 = 1\)

\(sgn(f(0)) = sgn(1) = 1\)

∴ (II) का मिलान (Q) 1 से होता है।

(III) g(x) अवकलनीय नहीं है। 

\(g(x) = |16x|e^{1 - 8x^2}\)

\(|16x|\) x = 0 पर अवकलनीय नहीं है।

∴ g(x) x = 0 पर अवकलनीय नहीं है।

∴ (III) का मिलान (P) 0 से होता है।

(IV) \(g(\tan(\frac{\pi}{4})) = \frac{2d}{e^7}\) का मान

\(\tan(\frac{\pi}{4}) = 1\)

\(g(1) = |16(1)|e^{1 - 8(1)^2} = 16e^{-7} = \frac{16}{e^7}\)

दिया गया है \(\frac{2d}{e^7}\), इसलिए \(\frac{16}{e^7} = \frac{2d}{e^7}\), d = 8

∴ (IV) का मिलान (R) 8 से होता है।

अतः विकल्प 2 सही है। 

Differentiability Question 4:

यदि sin y = x sin (a + y) है, तो \(\rm \frac{d y}{d x}\) है:

  1. \(\frac{\sin ^{2} a}{\sin (a+y)}\)
  2. \( \frac{\sin (a+y)}{\sin ^{2} a}\)
  3. \( \frac{\sin (a+y)}{\sin a}\)
  4. \(\frac{\sin ^{2}(a+y)}{\sin a}\)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : \(\frac{\sin ^{2}(a+y)}{\sin a}\)

Differentiability Question 4 Detailed Solution

अवधारणा:

  • हमें समीकरण दिया गया है: \( \sin y = x \sin(a + y) \)
  • हमें \( \frac{dy}{dx} \) ज्ञात करना है।
  • हम श्रृंखला नियम का उपयोग करके, x के सापेक्ष समीकरण के दोनों पक्षों का अवकलन करेंगे क्योंकि y, x का फलन है।

 

चरण-दर-चरण गणना:

दिए गए समीकरण से प्रारंभ करें:

\( \sin y = x \sin(a + y) \) ----------(1)

\(x = \frac{\sin y }{\sin (a+y)} \) -----------(2)

अब, x के सापेक्ष दोनों पक्षों का अवकलन करने पर:

  • बाएँ पक्ष की ओर: \( \frac{d}{dx}(\sin y) = \cos y \cdot \frac{dy}{dx} \)
  • दाएँ पक्ष की ओर, \( x \sin(a + y) \) पर गुणन नियम लागू करने पर:
    \( \frac{d}{dx}(x \sin(a + y)) = \sin(a + y) + x \cos(a + y) \cdot \frac{dy}{dx} \)

इस प्रकार, हमारे पास है:

\( \cos y \cdot \frac{dy}{dx} = \sin(a + y) + x \cos(a + y) \cdot \frac{dy}{dx} \)

\( \frac{dy}{dx} \) को अलग करने के लिए समीकरण को पुनर्व्यवस्थित करने पर:

\( \cos y \cdot \frac{dy}{dx} - x \cos(a + y) \cdot \frac{dy}{dx} = \sin(a + y) \)

\( \frac{dy}{dx} \) को गुणनखंड करने पर:

\( \left(\cos y - x \cos(a + y)\right) \cdot \frac{dy}{dx} = \sin(a + y) \)

अब \( \frac{dy}{dx} \) के लिए हल करने पर:

\( \frac{dy}{dx} = \frac{\sin(a + y)}{\cos y - x \cos(a + y)} \)

समीकरण 2 से x का मान रखने पर:

\( \frac{dy}{dx} = \frac{\sin(a + y)}{\cos y - x \cos(a + y)} \) = \( \frac{\sin(a + y)}{\cos y - \frac{\sin y }{\sin (a+y)} \cos(a + y)} \) = \(\frac{\sin ^{2}(a+y)}{\sin a}\)

इसलिए, सही उत्तर: विकल्प (4) है। 

Differentiability Question 5:

माना फलन f(x) = (x2 - 1)|x2 - ax + 2| + cos|x| दो बिंदुओं x = α = 2 और x = β पर अवकलनीय नहीं है। तब रेखा 12x + 5y + 10 = 0 से बिंदु (α, β) की दूरी बराबर है:

  1. 3
  2. 4
  3. 2
  4. 5

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : 3

Differentiability Question 5 Detailed Solution

व्याख्या:

\(f(x) = (x^2 - 1)|x^2 - ax + 2| + \cos|x| \)

फलन \( x = \alpha = 2 \) और \(x = \beta \) पर अवकलनीय नहीं है।

एक फलन उन बिंदुओं पर अवकलनीय नहीं होता है जहाँ:

फलन में एक मापांक (निरपेक्ष मान) पद होता है जिससे एक शिखर बनता है।

चूँकि दिए गए फलन में \(|x^2 - ax + 2| \) और \(\cos|x| \) है, हम जाँच करते हैं कि ये कहाँ अवकलनीयता को प्रभावित करते हैं।

मापांक फलन \(|x^2 - ax + 2| \)

मापांक के अंदर का व्यंजक, \(x^2 - ax + 2 = 0 \), क्रांतिक बिंदु देता है:

\(x = \frac{a \pm \sqrt{a^2 - 8}}{2} \)

x = 2 पर अवकलनीयता के लिए,

4 - 2a + 2 = 0

\(6 = 2a \Rightarrow a = 3 \)

इस प्रकार, द्विघात समीकरण सरल हो जाता है:

\(x^2 - 3x + 2 = 0 \)

हल:

(x - 1)(x - 2) = 0

इसलिए, x = 1, 2।

इस प्रकार, \( \beta = 1 \)

चूँकि \( \alpha = 2 \) और \( \beta = 1 \), बिंदु (2,1) है।

रेखा 12x + 5y + 10 = 0 से दूरी

\((x_0, y_0) \) से Ax + By + C = 0 तक लंबवत दूरी का सूत्र है:

\(d = \frac{|Ax_0 + By_0 + C|}{\sqrt{A^2 + B^2}} \)

(2,1) को समीकरण में प्रतिस्थापित करने पर:

\(d = \frac{|12(2) + 5(1) + 10|}{\sqrt{12^2 + 5^2}} \)

\(= \frac{|24 + 5 + 10|}{\sqrt{144 + 25}} \)

\(= \frac{|39|}{\sqrt{169}} = \frac{39}{13} = 3 \)

इसलिए विकल्प 1 सही उत्तर है।

लेकिन x = 1 के लिए f(x) अवकलनीय है (ड्रॉप)

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निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए:

1. फलन f(x) = | x |, x = 1 पर अवकलनीय नहीं है। 

2. फलन f(x) = ex, x = 0 पर अवकलनीय है। 

उपरोक्त कथनों में से कौन-सा/कौन-से कथन सही है/हैं?

  1. केवल 1
  2. केवल 2
  3. 1 और 2 दोनों
  4. ना तो 1 और ना ही 2

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : केवल 2

Differentiability Question 6 Detailed Solution

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संकल्पना:

एक फलन की अवकलनीयता:

हम फलन के आलेख की सहायता से फलन की अवकलनीयता को परिभाषित करेंगे। यदि एक फलन का आलेख प्रत्येक स्थान पर बराबर है, तो फलन को xy - तल में प्रत्येक स्थान पर अवकलनीय कहा जाता है। 

यदि फलन में वक्र के लिए एक तीक्ष्ण किनारा या ऊर्ध्वाधर अनन्तस्पर्शी (स्पर्श रेखा) है, तो फलन उस बिंदु पर अवकलनीय नहीं है। 

 

गणना:

F2 5f280fd0f43f600d11723332 Aman.K 20-08-2020 Savita Dia

 

फलन f(x) = |x| के आलेख का अवलोकन कीजिए। 

x = 1 पर वक्र बराबर है और इसलिए फलन x = 1 पर अवकलनीय है। 

दूसरे पक्ष पर फलन x = 0 पर अवकलनीय नहीं है क्योंकि इसमें x = 0 पर एक किनारा है। 

 

F1 5f280fd0f43f600d11723332 Aman.K 20-08-2020 Savita Dia

 

फलन f(x) = eके आलेख का अवलोकन कीजिए। 

x = 0 पर वक्र बराबर है इसलिए यह x = 0 पर अवकलनीय है। 

अतः केवल दूसरा कथन सत्य है। 

यदि \(f(x)=x(\sqrt x-\sqrt {x+1}),\)है, तब:

  1. f(x), x = 0 पर अवकलनीय नहीं है
  2. f(x), x = 0 पर अवकलनीय है
  3. f(x) सतत है लेकिन x = 0 पर अवकलनीय नहीं है
  4. f(x), ≠  0 पर अवकलनीय है

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : f(x), x = 0 पर अवकलनीय है

Differentiability Question 7 Detailed Solution

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अवधारणा:

यदि f(x) एक बिंदु x = a पर अवकलनीय होता है तो f(x) भी x = a पर सतत होता है और उस बिंदु पर बाईं ओर की सीमा, उस बिंदु पर दाईं ओर की सीमा के बराबर होती है। और बाईं ओर की सीमा, दाईं ओर की सीमा के बराबर नहीं होती है, तब फलन असंतत होता है और इसलिए उस बिंदु पर अवकलनीय नहीं होता है। 

गणना:

चरण 1: x = 0 पर f(x) की सातत्यता

दिया गया फलन है:

\(f(x)=x(\sqrt x-\sqrt {x+1}),\)

यह जाँचने के लिए कि क्या फलन x = 0 पर सतत है, हम पहले x = 0 पर इसका मान जाँचते हैं और फिर सीमा की गणना करते हैं:

f(0) का मूल्यांकन करने पर:

हम फलन में x = 0 प्रतिस्थापित करते हैं:

f(0) = 0 × (√0 - √(0 + 1)) = 0 × (0 - 1) = 0

इस प्रकार, f(0) = 0

x → 0 पर f(x) की सीमा:

अब, x → 0 के रूप में f(x) की सीमा की गणना करते हैं:

limx → 0 f(x) = limx → 0 x × (√x - √(x + 1)) = 0

चूँकि फलन x = 0 पर सतत है, इसलिए सीमा उस बिंदु पर फलन के मान के बराबर होती है।

इस प्रकार, f(x) x = 0 पर सतत है।

चरण 2: x = 0 पर f(x) की अवकलनीयता

अब, हम x = 0 पर f(x) की अवकलनीयता की जाँच करते हैं।

हम \(f(x)=x(\sqrt x-\sqrt {x+1}),\) का अवकलन करते हैं।

f(x) का व्युत्पन्न:

हम गुणन नियम का उपयोग करके अवकलन करते हैं:

f'(x) = (√x - √(x + 1)) + x × (1 / (2√x) - 1 / (2√(x + 1)))

f'(0) का मूल्यांकन करते हैं:

व्युत्पन्न में x = 0 प्रतिस्थापित करते हैं:

f'(0) = (√0 - √(0 + 1)) + 0 × (1 / (2√0) - 1 / (2√(0 + 1)))

f'(0) = (0 - 1) + 0 = -1

अतः फलन f(x) x = 0 पर सतत है तथा x = 0 पर अवकलनीय है।

फलन f(x) = |x - 3| के संबंध में निम्नलिखित पर विचार कीजिए:

1. f(x), x = 3 पर निरंतर है। 

1. f(x), x = 0 पर अवकलनीय है। 

उपरोक्त कथनों में से कौन-सा/कौन-से कथन सही है/हैं?

  1. केवल 1 
  2. केवल 2 
  3. 1 और 2 दोनों 
  4. ना तो 1 और ना ही 2 

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : 1 और 2 दोनों 

Differentiability Question 8 Detailed Solution

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संकल्पना:

यदि \(\rm\lim _{x \rightarrow a^{-}} f(x)=\lim _{x \rightarrow a^{+}} f(x)=lim _{x \rightarrow a} f(x)\) है, तो f(x), x = a पर निरंतर है। 

यदि LHD = RHD

 \(\begin{array}{l} \rm L H D=\lim _{h \rightarrow 0^{-}} \frac{f(a-h)-f(a)}{-h} \\ \rm R H D=\lim _{h \rightarrow 0^{+}} \frac{f(a+h)-f(a)}{h} \end{array}\)है, तो f(x), x = a पर अवकलनीय है। 

f(x) = |x|, यदि x > 0 है, तो f(x) = x है और यदि x < 0 है, तो f(x) = -x है। 

 

गणना:

LHL = \(\rm\lim_{x\rightarrow3^-}f(x)=\lim_{x\rightarrow3^-}-(x-3)=0\)

RHL = \(\rm\lim_{x\rightarrow3^+}f(x)=\lim_{x\rightarrow3^+}(x-3)=0\)

f(x = 3) = 0

∴ f(x), x = 3 पर निरंतर है। 

 

\(\begin{array}{l} \rm L H D=\lim _{\rm h \rightarrow 0^{-}} \frac{f(0-0)-f(0)}{-h} \\ =\lim _{\rm h \rightarrow 0^{-}} \frac{f(0)-f(0)}{-h}\\=0\\ \rm R H D=\lim _{h \rightarrow 0^{+}} \frac{f(a+h)-f(a)}{h}\\ =0 \end{array}\)

LHD = RHD, इसलिए, f(x), x = 0 पर अवकलनीय है। 

अतः विकल्प (3) सही है। 

मान लें कि f सभी x ∈ R के लिए परिभाषित एक अवकलनीय फलन है जैसे कि सभी x ∈ R, x ≠ 0 के लिए f(x3) = x5। तब \(\dfrac{df}{dx} (8)\) का मान क्या है?

  1. 5/3
  2. इनमें से कोई नहीं
  3. 20
  4. 20/3

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : 20/3

Differentiability Question 9 Detailed Solution

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गणना:

दिया हुआ:

सभी x ∈ R, x ≠ 0 के लिए f(x3) = x5। तब \(\dfrac{df}{dx} (8)\) का मान

⇒ सभी x ∈ R, x ≠ 0 के लिए f(x3) = x5

x के संबंध में अवकलित करके

⇒ (d/dx) f (x3) = (d/dx) x5

अवकलन के गुणनफल नियम का उपयोग करके, हम लिख सकते हैं:

⇒ f' (x3) (d/dx) x3 = 5x

⇒ f' (x3) 3x2 = 5x

⇒ f'(x3) = (5/3) x2 

f' (8) f' (23) के रूप में लिखा जा सकता है, अर्थात उपरोक्त अभिव्यक्ति में x = 2 रख , हम लिख सकते हैं:

f'(8) =( 5 × (2)2)/3 = 20/3

⇒ 20/3

फलन y = [x], x ∈ (-1, 1) के संबंध में निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए जहाँ [.] महत्तम पूर्णांक फलन है:

1. x = 0.5 पर इसका अवकलज  है

2. यह x = 0 पर संतत है

उपर्युक्त में से कौन-सा/कौन-से कथन सही है/हैं?

  1. केवल 1
  2. केवल 2
  3. 1 और 2 दोनों 
  4. न तो 1 और न ही 2

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : केवल 1

Differentiability Question 10 Detailed Solution

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अवधारणा :

सबसे बड़ा पूर्णांक फलन: (फ्लोर फलन)

फलन f(x) = [x] को सबसे बड़ा पूर्णांक फलन कहा जाता है और इसका अर्थ है कि सबसे बड़ा पूर्णांक x के कम या उसके बराबर अर्थात् [x] ≤ x है। 

 [x] का डोमेन R है और सीमा I है।

नोट:

कोई भी फलन तभी अवकलनीय होता है जब वह सतत हो।

फ्लोर फलन f(x) = ⌊x⌋ किसी भी पूर्णांक n के लिए पूर्णांकों के बीच प्रत्येक खुले अंतराल समाकल (n, n + 1)  में अवकलनीय है।

गणना :

दिया गया है,

y = [x]

कथन:1 इसका अवकलज x = 0.5 पर है

हम जानते हैं कि फ़्लोर फलन पूर्णांक बिंदुओं को छोड़कर सभी बिंदुओं पर अवकलनीय है

अत: y = [x] x = 0.5 पर अवकलनीय है

⇒ y = [0.5] = 0

⇒ dy/dx = 0

कथन:2 यह x = 0 पर सतत है

हम जानते हैं कि y = [x] पूर्णांकों के बीच खुले अंतराल में केवल निरंतर है और सभी पूर्णांक मानों पर असंतत है।

∴ केवल कथन 1 सही है।

मान लीजिए सभी x के लिए फलन f(x) = xn, n ≠ 0 अवकलनीय है। तो n निम्न में से किस अंतराल का कोई भी तत्व हो सकता है?

  1. [1, ∞)
  2. (0, ∞)
  3. \(\left( {\frac{1}{2},{\rm{\;}}\infty } \right)\)
  4. उपरोक्त में से कोई नहीं 

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : [1, ∞)

Differentiability Question 11 Detailed Solution

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गणना:

दिया गया है: f(x) = xn, n ≠ 0.

F’(x) = nxn – 1

f(x) के अवकलनीय होने के लिए, n – 1 ≥ 0

अतः  n ≥ 1.

बिंदुओं का वह समूह कौन-सा है जहाँ \(\rm f(x)=\frac{x}{1+|x|}\) अवकलनीय है?

  1. (-∞, -1) ∪ (1, ∞)
  2. (-∞, ∞)
  3. (0, ∞)
  4. (-∞, 0) ∪ (0, ∞)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : (-∞, ∞)

Differentiability Question 12 Detailed Solution

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संकल्पना:

  • फलन की अवकलनीयता: एक फलन f(x) इसके डोमेन में x = a पर अवकलनीय तब होता है यदि इसका अवकलज a पर निरंतर होता है। 

    इसका अर्थ है कि f'(a) को मौजूद होना चाहिए, या समकक्ष रूप से:\(\rm \lim_{x\to a^+}f'(x)=\lim_{x\to a^-}f'(x)=\lim_{x\to a}f'(x)=f'(a)\).

  • मापांक फलन '| |' को निम्न रूप में परिभाषित किया गया है: \(\rm |x|=\left\{\begin{matrix}\rm \ \ \ x, &\rm x \geq 0\\ \rm -x, &\rm x<0\\\end{matrix}\right.\).

 

गणना:

मापांक फलन की परिभाषा का प्रयोग करने पर, दिए गए फलन को निम्न रूप में लिखा जा सकता है: \(\rm f(x)=\left\{\begin{matrix}\rm \frac{x}{1+x}, &\rm x > 0\\ \ \ \ \ 0,&\rm x=0\\ \rm \frac{x}{1-x}, &\rm x<0\\\end{matrix}\right.\).

चूँकि f(x) के लिए समीकरण x > 0 और x < 0 के लिए परिवर्तित होता है, इसलिए x → 0 के रूप में अवकलज की सीमाओं की तुलना करने पर। 

x > 0 के लिए, \(\rm f(x)=\frac{x}{1+x}\).

\(\rm f'(x)=x\left[\frac{d}{dx}\left(\frac{1}{1+x}\right)\right]+\left(\frac{d}{dx}x\right)\frac{1}{1+x}\)

⇒ \(\rm f'(x)=x\frac{(-1)}{(1+x)^2}+\frac{1}{1+x}\)

⇒ \(\rm f'(x)=\frac{1}{(1+x)^2}\)

⇒ \(\rm \lim_{x\to0^+} f'(x)=1\).

उसीप्रकार, x < 0 के लिए, \(\rm f(x)=\frac{x}{1-x}\).

⇒ \(\rm \lim_{x\to0^-} f'(x)=\lim_{x\to0^-} \frac{1}{(1-x)^2}=1\).

चूँकि \(\rm \lim_{x\to 0^+}f'(x)=\lim_{x\to 0^-}f'(x)=1\) है, इसलिए फलन f(x), x = 0 पर अवकलनीय है और f'(0) = 1 है। 

साथ ही, \(\rm \lim_{x\to \infty^+}f'(x)=\lim_{x\to \infty^-}f'(x)=0\).

∴ फलन (-∞, ∞) में अवकलनीय है, अर्थात् यह प्रत्येक स्थान पर अवकलनीय है। 

यदि फलन \(f\left( x \right) = \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} {a{x^2} - b,}&{\left| x \right| < 1}\\ { - \frac{1}{{\left| x \right|}},}&{\left| x \right| \ge 1} \end{array}} \right.\) अवकलनीय है तो a और b के मान क्रमशः क्या हैं?

  1. 1, 2
  2. 0.5, 1.5
  3. 0.5, 0.5
  4. 1, -1

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : 0.5, 1.5

Differentiability Question 13 Detailed Solution

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अवधारणा:

f(x) को एक बिंदु पर अवकलनीय कहा जाता है यदि f(x) उस बिंदु पर निरंतर है जिसका अर्थ है कि फलन के बिंदु a पर बाएं हाथ की सीमा (L.H.L) और दाहिने हाथ की सीमा (R.H.L) बराबर हैं।

और यदि f(x) बिंदु a पर अवकलनीय है तो बिंदु a पर बाएं हाथ का अवकलज (L.H.D) उस बिंदु पर दाहिने हाथ (R.H.D) के अवकलज के बराबर है।

गणना:

चूँकि फलन f(x) x = 1 पर अवकलनीय है, इसलिए f(x) भी x = 1 पर निरंतर है।

तो, (x = 1 पर L.H.L)= \(\lim\limits_{x \to 1^- }f(x)\)

\(=\lim\limits_{h \to 0 }f(1-h)\)

\(=\lim\limits_{h \to 0 }[a(1-h)^2-b]\)

L.H.L = a - b

तो, (x = 1 पर R.H.L)= \(\lim\limits_{x \to 1^+ }f(x)\)

\(=\lim\limits_{h \to 0 }f(1+h)\)

\(=\lim\limits_{h \to 0 }-\frac{1}{{\left|1-h \right|}}\)

R.H.L = -1

चूंकि फलन निरंतर है। तो, L.H.L = R.H.L

हमारे पास है, a - b = -1      ....... (i)

अब, अवकलज

(x = 1 पर L.H.D)

\(=\displaystyle\frac{d}{dx}(ax^2-b)\)

\(=(2ax)_{x=1}\)

= 2a

(x = 1 पर R.H.D)

\(=\displaystyle\frac{d}{dx}(-\frac{1}{x})\)

\(=(\frac{1}{x^2})_{x=1}\)

= 1

अब, f(x) x = 1 पर अवकलनीय है। अतः, L.H.D = R.H.D

2a = 1

a = 0.5

समीकरण (i) में a का मान रखने पर हमें प्राप्त होता है,

b = 1.5

अत: a और b के मान जिसके लिए फलन अवकलनीय है, क्रमशः 0.5 और 1.5 हैं।

उन सभी बिन्दुओं का समुच्चय, जहाँ फलन \({\rm{f}}\left( {\rm{x}} \right) = \sqrt {1 - {{\rm{e}}^{ - {{\rm{x}}^2}}}} \) अवकलनीय है, कौन-सा है?

  1. (0, ∞)
  2. (-∞, ∞) 
  3. (-∞, 0) ∪ (0, ∞) 
  4. (-1, ∞)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : (-∞, 0) ∪ (0, ∞) 

Differentiability Question 14 Detailed Solution

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संकल्पना:

  • एक फलन को उस बिंदु पर तब अवकलनीय कहा जाता है जब वहां उस बिंदु पर एक परिभाषित अवकलज होता है। 
  • हर शून्य नहीं होना चाहिए। 
  • श्रृंखला नियम: \(\frac{{\rm{d}}}{{{\rm{dx}}}}\left[ {{\rm{f}}\left( {{\rm{g}}\left( {\rm{x}} \right)} \right)} \right] = {\rm{\;f'}}\left( {{\rm{g}}\left( {\rm{x}} \right)} \right){\rm{g'}}\left( {\rm{x}} \right)\)

 

गणना:

दिया गया है: \({\rm{f}}\left( {\rm{x}} \right) = \sqrt {1 - {{\rm{e}}^{ - {{\rm{x}}^2}}}} \)

\({\rm{f'}}\left( {\rm{x}} \right) = \frac{{\rm{d}}}{{{\rm{dx}}}}\left( {{\rm{f}}\left( {\rm{x}} \right)} \right)\)

\(= \frac{{\rm{d}}}{{{\rm{dx}}}}\left( {\sqrt {1 - {{\rm{e}}^{ - {{\rm{x}}^2}}}} } \right)\)

\(= \frac{1}{{2\sqrt {1 - {{\rm{e}}^{ - {{\rm{x}}^2}}}} }} \times \frac{{\rm{d}}}{{{\rm{dx}}}}\left( {1 - {{\rm{e}}^{ - {{\rm{x}}^2}}}} \right)\)      \(\left( \because {\frac{{\rm{d}}}{{{\rm{dx}}}}\left( {\sqrt {\rm{x}} } \right) = \frac{1}{{2\sqrt {\rm{x}} }}} \right)\)

\(\Rightarrow {\rm{f'}}\left( {\rm{x}} \right) = \frac{1}{{2\sqrt {1 - {{\rm{e}}^{ - {{\rm{x}}^2}}}} }}\left( { - {{\rm{e}}^{ - {{\rm{x}}^2}}}} \right)\frac{{\rm{d}}}{{{\rm{dx}}}}\left( { - {{\rm{x}}^2}} \right)\)

\(= \frac{{\left( { - {{\rm{e}}^{ - {{\rm{x}}^2}}}} \right)}}{{2\sqrt {1 - {{\rm{e}}^{ - {{\rm{x}}^2}}}} }}\left( { - 2{\rm{x}}} \right)\)

\(= \frac{{{\rm{x}}{{\rm{e}}^{ - {{\rm{x}}^2}}}}}{{\sqrt {1 - {{\rm{e}}^{ - {{\rm{x}}^2}}}} }}\)

अब, x = 0 पर, f’(x) = 0/0

इसलिए, x = 0 पर छोड़कर f’(x), x के सभी मानों के लिए परिभाषित है। 

⇒ f(x), (-∞, 0) ∪ (0, ∞) पर अवकलनीय है। 

अतः विकल्प (3) सही है। 

यदि अंतरण का अंतराल 1 है,तो Δ sin 4 x का मान क्या होगा

  1. 2(sin 2) (cos 2 (2x + 1))
  2. 2(sin 2) (sin 2 (x + 1))
  3. 2(cos 4 ) (sin 2 (x + 2))
  4. 2(sin 2) (cos 2 (2x - 1))

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : 2(sin 2) (cos 2 (2x + 1))

Differentiability Question 15 Detailed Solution

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Δ अग्रांतक संकारक कहा जाता है।

हम जानते हैं , Δf(x) = f(x + h) – f(x)

जहाँ, h =अंतरण का अंतराल = 1 (दिया गया है)

∴ Δsin (4x) = sin (4 (x + 1)) – sin 4x

∵ \(sinC - sinD = 2\cos \left( {\frac{{C + D}}{2}} \right).\sin \left( {\frac{{C - D}}{2}} \right)\)

\(2\cos \left( {\frac{{4\left( {x + 1} \right) + 4x}}{2}} \right).\sin \left( {\frac{{4\left( {x + 1} \right) - 4x}}{2}} \right)\)

= 2 cos (2 (2x + 1)) . sin 2

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