अवकल समीकरण प्रश्न 1
प्रश्न 1 - 2024 (01 फरवरी शिफ्ट 1)
मान लीजिए $y=y(x)$ अवकल समीकरण $\dfrac{d y}{d x}=2 x(x+y)^{3}-x(x+y)-1, y(0)=1$ का हल है।
तब, $\left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}+y\left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}\right)\right)^{2}$ के बराबर है :
(1) $\dfrac{4}{4+\sqrt{e}}$
(2) $\dfrac{3}{3-\sqrt{e}}$
(3) $\dfrac{2}{1+\sqrt{e}}$
(4) $\dfrac{1}{2-\sqrt{e}}$
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उत्तर (4)
समाधान
$\dfrac{d y}{d x}=2 x(x+y)^{3}-x(x+y)-1$
$x+y=t$
$\Rightarrow \dfrac{d t}{d x}-1=2 x t^{3}-x t-1$
$\Rightarrow\dfrac{d t}{2 t^{3}-t}=x d x$
$\Rightarrow\dfrac{tdt}{2 t^{4}-t^{2}}=xdx$
मान लीजिए $t^{2}=z$
$\Rightarrow\int \dfrac{d z}{2\left(2 z^{2}-z\right)}=\int x d x$
$ \Rightarrow \int \dfrac{d z}{4 z\left(z-\dfrac{1}{2}\right)}=\int x d x$
$\Rightarrow \ln \left|\dfrac{z-\dfrac{1}{2}}{z}\right|=x^{2}+k$
$\Rightarrow z- \dfrac{1}{2} =zce^{x^{2}}$
$\Rightarrow z=\dfrac{1}{2(1+ce^{x^{2}})}$
$\Rightarrow t^{2}=\dfrac{1}{2(1+ce^{x^{2}})}$
$\Rightarrow (x+y)^{2}=\dfrac{1}{2(1+ce^{x^{2}})}$
जब $y=1$ तब $x=0$ है, तो हमें प्राप्त होता है,
$c=\dfrac{-1}{2}$
$ \Rightarrow (x+y)^{2}=\dfrac{1}{(2-e^{x^{2}})}$
$\Rightarrow \left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}+y\left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}\right)\right)^{2}=\dfrac{1}{2-\sqrt{e}}$