कर्व के तल क्षेत्रफल प्रश्न 2
प्रश्न 2 - 2024 (01 फरवरी शिफ्ट 2)
तीन बिंदु $O(0,0), P\left(a, a^{2}\right), Q\left(-b, b^{2}\right), a>0, b>0$, पराबोला $y=x^{2}$ पर स्थित हैं। मान लीजिए $S _1$ रेखा PQ और पराबोला द्वारा घिरे क्षेत्र का क्षेत्रफल है, और $S _2$ त्रिभुज $O P Q$ का क्षेत्रफल है। यदि $\dfrac{S _1}{S _2}$ का न्यूनतम मान $\dfrac{m}{n}, \operatorname{gcd}(m, n)=1$ है, तो $m+n$ किसके बराबर है:
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उत्तर (7)
समाधान
$P Q:y-a^{2}=\dfrac{a^{2}-b^{2}}{a+b}(x-a)$
$y-a^{2}=(a-b) x-(a-b) a$
$y=(a-b) x+a b$
$S _1=\int _{-b}^{a}\left((a-b) x+a b-x^{2}\right) d x$
$=(a-b) \dfrac{x^{2}}{2}+(a b) x-\left.\dfrac{x^{3}}{3}\right| _{-b} ^{a}$
$=\dfrac{(a-b)^{2}(a+b)}{2}+a b(a+b)-\dfrac{\left(a^{3}+b^{3}\right)}{3}$
$\dfrac{S _1}{S _2}=\dfrac{\dfrac{(a-b)^{2}}{2}+a b-\dfrac{\left(a^{2}+b^{2}-a b\right)}{3}}{ \dfrac{a b}{2}}$
$=\dfrac{3(a-b)^{2}+6 a b-2\left(a^{2}+b^{2}-a b\right)}{3 a b}$
$=\dfrac{1}{3}\left[\dfrac{a}{b}+\dfrac{b}{a}+2\right]$
AM $\geq$ GM का उपयोग करते हुए ($\because a,b>0$)
$\begin{aligned} & \frac{\frac{a}{b}+\frac{b}{a}}{2} \geqslant \sqrt{\frac{a}{b} \times \frac{b}{a}} \ & \Rightarrow \frac{a}{b}+\frac{b}{a} \geqslant 2 .\end{aligned}$
$ \Rightarrow \dfrac{1}{3}[2+2]$
$=\dfrac{4}{3}=\dfrac{m}{n}$
$\Rightarrow m+n=7$