Q.13
ICAR AIEEA PG Statistical Sciences 09 July 2023 (Shift 1) Paper (Q.100)
MCQ (Single Correct) +4 −1
If $x = a(\cos t + t\sin t)$ and $y = a(\sin t - t\cos t)$, then the value of $\frac{d^2y}{dx^2}$ is given by :
यदि $x = a(\cos t + t\sin t)$ और $y = a(\sin t - t\cos t)$ है, तो $\frac{d^2y}{dx^2}$ का मान होगा :

First differentiate $x$ and $y$ with respect to $t$:
$\frac{dx}{dt} = a(-\sin t + \sin t + t\cos t) = at\cos t$.
$\frac{dy}{dt} = a(\cos t - (\cos t - t\sin t)) = at\sin t$.
Now, the first derivative is:
$\frac{dy}{dx} = \frac{dy/dt}{dx/dt} = \frac{at\sin t}{at\cos t} = \tan t$.
Now differentiate with respect to $x$:
$\frac{d^2y}{dx^2} = \frac{d}{dt}(\tan t) \cdot \frac{dt}{dx} = \sec^2 t \cdot \frac{1}{at\cos t} = \frac{1}{at\cos^3 t}$.

Detailed analysis of options:

  • $\frac{at}{\cos^3 t}$ inverts the position of $at$.
  • $\frac{1}{at\cos^3 t}$ is the exact and correct second derivative.
  • $\frac{at}{\sin^3 t}$ has incorrect trigonometric function and inverse scale.
  • $\frac{1}{at\sin^3 t}$ has sine instead of cosine.

पहले $x$ और $y$ का $t$ के सापेक्ष अवकलन करने पर:
$\frac{dx}{dt} = a(-\sin t + \sin t + t\cos t) = at\cos t$.
$\frac{dy}{dt} = a(\cos t - \cos t + t\sin t) = at\sin t$.
प्रथम अवकलज:
$\frac{dy}{dx} = \frac{dy/dt}{dx/dt} = \frac{at\sin t}{at\cos t} = \tan t$.
अब $x$ के सापेक्ष द्वितीय अवकलज ज्ञात करने पर:
$\frac{d^2y}{dx^2} = \frac{d}{dt}(\tan t) \cdot \frac{dt}{dx} = \sec^2 t \cdot \frac{1}{at\cos t} = \frac{1}{at\cos^3 t}$.

विकल्पों का विस्तृत विश्लेषण:

  • $\frac{at}{\cos^3 t}$ गलत है।
  • $\frac{1}{at\cos^3 t}$ सही उत्तर है।
  • $\frac{at}{\sin^3 t}$ गलत है।
  • $\frac{1}{at\sin^3 t}$ गलत है।
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