গণিত • MIST • মিলিটারি ইনস্টিটিউট অব সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি ভর্তি পরীক্ষা ২০১৯-২০২০

গণিত প্রশ্ন

14.

∫−11x24−x2dx \int_{-1}^{1} x^{2} \sqrt{4-x^{2}} \mathrm{dx} এর মান নির্ণয় কর।

উত্তর ও ব্যাখ্যা

AI-তৈরি নমুনা উত্তর

ধরি, I=∫−11x24−x2 dxI = \int_{-1}^{1} x^2 \sqrt{4-x^2}\,dx

যেহেতু f(−x)=(−x)24−(−x)2=x24−x2=f(x)f(-x) = (-x)^2 \sqrt{4-(-x)^2} = x^2 \sqrt{4-x^2} = f(x), অর্থাৎ ফাংশনটি জোড় (even),
সুতরাং,
I=2∫01x24−x2 dxI = 2 \int_{0}^{1} x^2 \sqrt{4-x^2}\,dx

ধরি, x=2sin⁡θx = 2\sin\theta
  ⟹  dx=2cos⁡θ dθ\implies dx = 2\cos\theta\,d\theta

সীমা পরিবর্তন:
যখন x=0x = 0, তখন θ=0\theta = 0
যখন x=1x = 1, তখন 2sin⁡θ=1  ⟹  θ=π62\sin\theta = 1 \implies \theta = \frac{\pi}{6}

অতএব,
I=2∫0π/6(4sin⁡2θ)4−4sin⁡2θ⋅(2cos⁡θ) dθI = 2 \int_{0}^{\pi/6} (4\sin^2\theta) \sqrt{4 - 4\sin^2\theta} \cdot (2\cos\theta)\,d\theta
=2∫0π/6(4sin⁡2θ)(2cos⁡θ)(2cos⁡θ) dθ= 2 \int_{0}^{\pi/6} (4\sin^2\theta) (2\cos\theta) (2\cos\theta)\,d\theta
=32∫0π/6sin⁡2θcos⁡2θ dθ= 32 \int_{0}^{\pi/6} \sin^2\theta \cos^2\theta\,d\theta
=8∫0π/6(2sin⁡θcos⁡θ)2 dθ= 8 \int_{0}^{\pi/6} (2\sin\theta\cos\theta)^2\,d\theta
=8∫0π/6sin⁡2(2θ) dθ= 8 \int_{0}^{\pi/6} \sin^2(2\theta)\,d\theta
=4∫0π/6(1−cos⁡4θ) dθ= 4 \int_{0}^{\pi/6} (1 - \cos 4\theta)\,d\theta
=4[θ−sin⁡4θ4]0π/6= 4 \left[ \theta - \frac{\sin 4\theta}{4} \right]_{0}^{\pi/6}
=4[π6−sin⁡(2π/3)4]−0= 4 \left[ \frac{\pi}{6} - \frac{\sin(2\pi/3)}{4} \right] - 0
=4(π6−38)= 4 \left( \frac{\pi}{6} - \frac{\sqrt{3}}{8} \right)
=2π3−32= \frac{2\pi}{3} - \frac{\sqrt{3}}{2}

উত্তর: 2π3−32\frac{2\pi}{3} - \frac{\sqrt{3}}{2}

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

সম্পর্কিত প্রশ্ন