अवकल समीकरण प्रश्न 9
प्रश्न 9 - 31 जनवरी - शिफ्ट 2
मान लीजिए $y=y(x)$ अवकल समीकरण
$(3 y^{2}-5 x^{2}) y d x+2 x(x^{2}-y^{2}) d y=0$ का हल है जो $y(1)=1$ को संतुष्ट करता है। तब $|(y(2))^{3}-12 y(2)|$ के बराबर है:
(1) $32 \sqrt{2}$
(2) 64
(3) $16 \sqrt{2}$
(4) 32
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उत्तर: (1)
सूत्र: होमोजीन समीकरण
$ \begin{aligned} & \left(3 y^2-5 x^2\right) y \cdot d x+2 x\left(x^2-y^2\right) d y=0 \\ & \Rightarrow \frac{d y}{d x}=\frac{y\left(5 x^2-3 y^2\right)}{2 x\left(x^2-y^2\right)} \end{aligned} $
$y=m x$ रखें
$ \begin{aligned} \Rightarrow & m+x \cdot \frac{dm}{dx}=\frac{m\left(5-3 m^2\right)}{2\left(1-m^2\right)} \\ & x \cdot \frac{dm}{dx}=\frac{\left(5-3 m^2\right) m-2 m\left(1-m^2\right)}{2\left(1-m^2\right)} \\ \Rightarrow & \frac{dx}{x}=\frac{2\left(m^2-1\right)}{m\left(m^2-3\right)} dm \\ \Rightarrow & \frac{dx}{x}=\left(\frac{2}{m}-\frac{\frac{4}{3}}{m}+\frac{\frac{4 m}{3}}{m^2-3}\right) dm \\ \Rightarrow & \int \frac{dx}{x}=\int \frac{\left(\frac{2}{3}\right)}{m} dm+\int \frac{2}{3}\left(\frac{2 m}{m^2-3}\right) dm \\ \Rightarrow & \ln |x|=\frac{2}{3} \ln |m|+\frac{2}{3} \ln \left|m^2-3\right|+C \end{aligned} $
या, $\ln |x|=\frac{2}{3} \ln \left|\frac{y}{x}\right|+\frac{2}{3} \ln \left|\left(\frac{y}{x}\right)^2-3\right|+C$
$x=1, y=1$ रखें: हमें $c=-\frac{2}{3} \ln (2)$ प्राप्त होता है
$ \Rightarrow \ln |x|=\frac{2}{3} \ln \left|\frac{y}{x}\right|+\frac{2}{3} \ln \left|\left(\frac{y}{x}\right)^2-3\right|-\frac{2}{3} \ln (2) $
$ \Rightarrow\left(\frac{y}{x}\right)\left[\left(\frac{y}{x}\right)^2-3\right]=2 \cdot\left(x^{3 / 2}\right) $
$x=2$ रखें ताकि $y(2)$ प्राप्त करें
$ \begin{aligned} & \Rightarrow y\left(y^2-12\right)=4 \times 2 \times 2 \times 2 \sqrt{2} \\ & \Rightarrow y^3-12 y=32 \sqrt{2} \end{aligned} $
$\therefore |y^3-12 y|=32 \sqrt{2}$