1. समस्या 15: बिंदु (0,0) से गुजरने वाली रेखा का समीकरण ज्ञात करें, जिसका अवकल व्युत्पन्न $y' = e^x \sin x$ है।
2. सूत्र: यदि $\frac{dy}{dx} = f(x)$ हो, तो $y = \int f(x) dx + C$.
3. $y = \int e^x \sin x \, dx + C$.
4. $\int e^x \sin x \, dx$ को इंटीग्रेट करने के लिए भाग-भाग विधि या ज्ञात सूत्र का उपयोग करें:
$$\int e^x \sin x \, dx = \frac{e^x}{2}(\sin x - \cos x) + C$$
5. अतः,
$$y = \frac{e^x}{2}(\sin x - \cos x) + C$$
6. बिंदु (0,0) पर रखें:
$$0 = \frac{e^0}{2}(\sin 0 - \cos 0) + C = \frac{1}{2}(0 - 1) + C = -\frac{1}{2} + C$$
7. इससे $C = \frac{1}{2}$.
8. अतः रेखा का समीकरण है:
$$y = \frac{e^x}{2}(\sin x - \cos x) + \frac{1}{2}$$
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9. समस्या 16: अवकल फलन $xy \frac{dy}{dx} = (x+2)(y+2)$ के लिए बिंदु (1,-1) से गुजरने वाला वक्र रेखा ज्ञात करें।
10. समीकरण:
$$xy \frac{dy}{dx} = (x+2)(y+2)$$
11. इसे पुनः लिखें:
$$\frac{dy}{dx} = \frac{(x+2)(y+2)}{xy}$$
12. अलग करें:
$$\frac{dy}{y+2} = \frac{(x+2)}{x} dx$$
13. दोनों ओर इंटीग्रेट करें:
$$\int \frac{dy}{y+2} = \int \left(1 + \frac{2}{x}\right) dx$$
14. इंटीग्रेशन:
$$\ln|y+2| = x + 2 \ln|x| + C$$
15. दोनों ओर exponentiation करें:
$$|y+2| = Ae^{x} x^{2}$$ जहां $A = e^{C}$.
16. बिंदु (1,-1) पर रखें:
$$|-1 + 2| = A e^{1} 1^{2} \Rightarrow 1 = A e$$
17. अतः $A = \frac{1}{e}$.
18. अंतिम समीकरण:
$$y + 2 = \frac{e^{x}}{e} x^{2} = x^{2} e^{x-1}$$
19. या
$$y = x^{2} e^{x-1} - 2$$
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20. समस्या 17: बिंदु (0,-2) से गुजरने वाला वृत्त वक्र ज्ञात करें, जिसके किसी बिंदु (x,y) पर स्पर्शक रहता हो और वह प्रवणता $W$ के लिए ग्रेडिएंट के गुणांक बराबर हों।
21. वृत्त का सामान्य समीकरण:
$$(x - h)^2 + (y - k)^2 = r^2$$
22. बिंदु (0,-2) से गुजरता है:
$$(0 - h)^2 + (-2 - k)^2 = r^2$$
23. स्पर्शक की प्रवणता $\frac{dy}{dx}$ है। वृत्त के लिए:
$$2(x - h) + 2(y - k) \frac{dy}{dx} = 0 \Rightarrow \frac{dy}{dx} = -\frac{x - h}{y - k}$$
24. ग्रेडिएंट के गुणांक भी $-\frac{x - h}{y - k}$ के बराबर हैं।
25. अतः यह वृत्त है जिसका केंद्र $(h,k)$ और त्रिज्या $r$ है, जो बिंदु (0,-2) से गुजरता है।
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26. समस्या 18: उस वक्र के किसी बिंदु (x,y) पर स्पर्शक, स्पर्श रेखा $q=(x,y)$ के बिंदु (-4,-3) से मिलने वाले रेखाखंड की प्रवणता की दुगुनी हो। वक्र बिंदु (-2,1) से गुजरता है।
27. मान लें वक्र $y = f(x)$ है। स्पर्शक की प्रवणता $m = \frac{dy}{dx}$.
28. रेखाखंड की प्रवणता $m_s = \frac{y + 3}{x + 4}$.
29. दिया है:
$$m_s = 2m$$
30. अतः
$$\frac{y + 3}{x + 4} = 2 \frac{dy}{dx}$$
31. इसे पुनः लिखें:
$$\frac{dy}{dx} = \frac{y + 3}{2(x + 4)}$$
32. अलग करें:
$$\frac{dy}{y + 3} = \frac{dx}{2(x + 4)}$$
33. इंटीग्रेट करें:
$$\int \frac{dy}{y + 3} = \frac{1}{2} \int \frac{dx}{x + 4}$$
34. परिणाम:
$$\ln|y + 3| = \frac{1}{2} \ln|x + 4| + C$$
35. दोनों ओर exponentiation करें:
$$|y + 3| = A (x + 4)^{1/2}$$
36. बिंदु (-2,1) पर रखें:
$$|1 + 3| = A ( -2 + 4)^{1/2} \Rightarrow 4 = A \sqrt{2} \Rightarrow A = \frac{4}{\sqrt{2}} = 2 \sqrt{2}$$
37. अंतिम समीकरण:
$$y + 3 = 2 \sqrt{2} (x + 4)^{1/2}$$
38. या
$$y = 2 \sqrt{2} \sqrt{x + 4} - 3$$
Differential Equations F3Fe33
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