अवकलज प्रश्न 2
प्रश्न 2 - 2024 (27 जनवरी शिफ्ट 1)
मान लीजिए कि एक अवकलनीय फलन $f:(0, \infty) \rightarrow R, f(x)-f(y) \geq \log _e\left(\dfrac{x}{y}\right)+x-y, \forall x, y \in(0, \infty)$ है। तब $\sum _{n=1}^{20} f^{\prime}\left(\dfrac{1}{n^{2}}\right)$ के बराबर है
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उत्तर (2890)
समाधान
$f(x)-f(y) \geq \ln x-\ln y+x-y$
$\dfrac{f(x)-f(y)}{x-y} \geq \dfrac{\ln x-\ln y}{x-y}+1 \ldots (1)$
मान लीजिए $x>y$
$\lim _{y \rightarrow x} \dfrac{f(x)-f(y)}{x-y} \geq \lim _{y \rightarrow x} \dfrac{\ln x-\ln y}{x-y} +1 $
$\Rightarrow f^{\prime}\left(x^{-}\right) \geq \dfrac{1}{x}+1 $
मान लीजिए $x<y$
$\lim _{y \rightarrow x} \dfrac{f(x)-f(y)}{x-y} \leq\lim _{y \rightarrow x} \dfrac{\ln x-\ln y}{x-y}+1 $
$\Rightarrow f^{\prime}\left(x^{+}\right) \leq \dfrac{1}{x}+1 \ldots (2)$
समीकरण (1) और (2) से
$f^{\prime}\left(x^{-}\right)=f^{\prime}\left(x^{+}\right)$
$f^{\prime}(x)=\dfrac{1}{x}+1$
$f^{\prime}\left(\dfrac{1}{x^{2}}\right)=x^{2}+1$
$\sum _{x=1}^{20}\left(x^{2}+1\right)=\sum _{x=1}^{20} x^{2}+20$
$=\dfrac{20 \times 21 \times 41}{6}+20$
$=2890$