Q.22
ICAR AIEEA PG Statistical Science 14 July 2023 Shift-1 Paper (Q.100)
MCQ (Single Correct) +4 −1
If $x = a\sin^3 t$ and $y = b\cos^3 t$, then the value of $\frac{d^2 y}{dx^2}$ is given by :
यदि $x = a\sin^3 t$ तथा $y = b\cos^3 t$ है, तो $\frac{d^2 y}{dx^2}$ का मान है:

Step-by-step parametric differentiation:
Given $x = a\sin^3 t$ and $y = b\cos^3 t$:

  • First derivatives with respect to $t$:
    $\frac{dx}{dt} = 3a\sin^2 t \cos t$, and $\frac{dy}{dt} = -3b\cos^2 t \sin t$.
  • First derivative $\frac{dy}{dx}$:
    $\frac{dy}{dx} = \frac{dy/dt}{dx/dt} = \frac{-3b\cos^2 t \sin t}{3a\sin^2 t \cos t} = -\frac{b}{a} \cot t$.
  • Second derivative $\frac{d^2 y}{dx^2}$:
    $\frac{d^2 y}{dx^2} = \frac{d}{dt}\left(-\frac{b}{a}\cot t\right) \cdot \frac{dt}{dx} = \left(\frac{b}{a} \operatorname{cosec}^2 t\right) \cdot \frac{1}{3a\sin^2 t \cos t}$
    $= \frac{b}{3a^2} \frac{\operatorname{cosec}^2 t}{\sin^2 t \cos t} = \frac{b}{3a^2} \operatorname{cosec}^4 t \sec t$.

    Option breakdown:
  • Inverts the trigonometric functions into numerator powers.
  • $\frac{b}{3a^2}\operatorname{cosec}^4 t \sec t$ is the exact second derivative.
  • Inverts the constant coefficient to $a/(3b^2)$.
  • Swaps the coefficients $a$ and $b$.

प्राचलिक अवकलन के चरण:
दिए गए समीकरण: $x = a\sin^3 t$ तथा $y = b\cos^3 t$:

  • $t$ के सापेक्ष प्रथम अवकलज:
    $\frac{dx}{dt} = 3a\sin^2 t \cos t$ तथा $\frac{dy}{dt} = -3b\cos^2 t \sin t$.
  • $\frac{dy}{dx}$ का मान:
    $\frac{dy}{dx} = \frac{-3b\cos^2 t \sin t}{3a\sin^2 t \cos t} = -\frac{b}{a} \cot t$.
  • द्वितीय अवकलज $\frac{d^2 y}{dx^2}$:
    $\frac{d^2 y}{dx^2} = \frac{d}{dt}\left(-\frac{b}{a}\cot t\right) \cdot \frac{dt}{dx} = \left(\frac{b}{a} \operatorname{cosec}^2 t\right) \cdot \frac{1}{3a\sin^2 t \cos t} = \frac{b}{3a^2}\operatorname{cosec}^4 t \sec t$.

    विकल्पों का विश्लेषण:
  • त्रिकोणमितीय पदों की स्थिति गलत है।
  • $\frac{b}{3a^2}\operatorname{cosec}^4 t \sec t$ सही द्वितीय अवकलज है।
  • गुणांक $a$ और $b$ का अनुपात गलत है।
  • गुणांक परस्पर बदल दिए गए हैं।
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