सीमा प्रश्न 1
प्रश्न 1 - 2024 (01 फरवरी शिफ्ट 1)
मान लीजिए ${x}$, $x$ के भिन्नांश को दर्शाता है और $f(x)=\frac{\cos ^{-1}\left(1-{x}^{2}\right) \sin ^{-1}(1-{x})}{{x}-{x}^{3}}, x \neq 0$. यदि $L$ और $R$ क्रमशः $x=0$ पर $f(x)$ के बाईं ओर सीमा और दाईं ओर सीमा को दर्शाते हैं, तो $\frac{32}{\pi^{2}}\left(L^{2}+R^{2}\right)$ के बराबर है
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उत्तर (18)
समाधान
दाईं ओर सीमा की गणना
$\lim _{x \rightarrow 0^{+}} f(x)=\lim _{h \rightarrow 0} f(0+h)$
$=\lim _{h \rightarrow 0} f(h)$
$=\lim _{h \rightarrow 0} \frac{\cos ^{-1}\left(1-h^{2}\right) \sin ^{-1}(1-h)}{h\left(1-h^{2}\right)}$
$=\lim _{h \rightarrow 0} \frac{\cos ^{-1}\left(1-h^{2}\right)}{h}\left(\frac{\sin ^{-1} 1}{1}\right)$
मान लीजिए $\cos ^{-1}\left(1-h^{2}\right)=\theta \Rightarrow \cos \theta=1-h^{2}$
$=\frac{\pi}{2} \lim _{\theta \rightarrow 0} \frac{\theta}{\sqrt{1-\cos \theta}}$
$=\frac{\pi}{2} \lim _{\theta \rightarrow 0} \frac{1}{\sqrt{\frac{1-\cos \theta}{\theta^{2}}}}$
$=\frac{\pi}{2} \frac{1}{\sqrt{1 / 2}}$
$R=\frac{\pi}{\sqrt{2}}$
अब बाईं ओर सीमा की गणना
$$ \begin{aligned} & L=\lim _{x \rightarrow 0^{-}} f(x) \\ & =\lim _{h \rightarrow 0} f(-h) \\ & =\lim _{h \rightarrow 0} \frac{\cos ^{-1}\left(1-{-h}^{2}\right) \sin ^{-1}(1-{-h})}{{-h}-{-h}^{3}} \\ & =\lim _{h \rightarrow 0} \frac{\cos ^{-1}\left(1-(-h+1)^{2}\right) \sin ^{-1}(1-(-h+1))}{(-h+1)-(-h+1)^{3}} \\ & =\lim _{h \rightarrow 0} \frac{\cos ^{-1}\left(-h^{2}+2 h\right) \sin ^{-1} h}{(1-h)\left(1-(1-h)^{2}\right)} \\ & =\lim _{h \rightarrow 0}\left(\frac{\pi}{2}\right) \frac{\sin ^{-1} h}{\left(1-(1-h)^{2}\right)} \\ & =\frac{\pi}{2} \lim _{h \rightarrow 0}\left(\frac{\sin ^{-1} h}{-h^{2}+2 h}\right) \\ & =\frac{\pi}{2} \lim _{h \rightarrow 0}\left(\frac{\sin ^{-1} h}{h}\right)\left(\frac{1}{-h+2}\right) \end{aligned} $$