Q.25
ICAR AIEEA PG Statistical Science 14 July 2023 Shift-1 Paper (Q.113)
MCQ (Single Correct) +4 −1
Suppose the function $f$ is continuous at the point $P(c, f(c))$. Then, the graph of $f$ has a cusp at $P$ if :
मान लीजिए कि फलन $f$ बिंदु $P(c, f(c))$ पर सतत है। तब, फलन $f$ के आलेख का $P$ पर एक उभयाग्र होगा यदि:

Mathematical definition of a cusp versus a vertical tangent:
For a continuous curve $y = f(x)$ at $x = c$:

  • Vertical Tangent: Both one-sided limits of the derivative approach the same signed infinity (both $+\infty$ or both $-\infty$). Examples: $f(x) = x^{1/3}$ has $\lim_{x \to 0} f'(x) = +\infty$.
  • Cusp: The one-sided limits of the derivative approach opposite signed infinities. That is, as $x \to c^-$, $f'(x) \to +\infty$ and as $x \to c^+$, $f'(x) \to -\infty$ (or vice versa). Example: $f(x) = 1 - x^{2/3}$ or $f(x) = x^{2/3}$.

    Option breakdown:
  • Both limits tending to $+\infty$ defines an inflection point with a vertical tangent line, not a cusp.
  • Both limits tending to $-\infty$ also defines a vertical tangent, not a cusp.
  • Opposite infinities ($+\infty$ and $-\infty$) precisely defines a cusp where the curve reverses direction sharply.
  • Finite unequal limits define a corner, not a cusp.

उभयाग्र (Cusp) तथा ऊर्ध्वाधर स्पर्श रेखा की गणितीय परिभाषा:
एक सतत वक्र $y = f(x)$ के लिए बिंदु $c$ पर:

  • ऊर्ध्वाधर स्पर्श रेखा: यदि अवकलज की दोनों एकपक्षीय सीमाएं समान चिह्न वाले अनंत की ओर अग्रसर हों (दोनों $+\infty$ या दोनों $-\infty$)।
  • उभयाग्र (Cusp): यदि अवकलज की दोनों एकपक्षीय सीमाएं विपरीत चिह्न वाले अनंत की ओर अग्रसर हों। अर्थात् एक ओर से सीमा $+\infty$ तथा दूसरी ओर से $-\infty$ हो (जैसे $f(x) = x^{2/3}$)।

    विकल्पों का विश्लेषण:
  • दोनों सीमाओं का $+\infty$ होना ऊर्ध्वाधर स्पर्श रेखा दर्शाता है।
  • दोनों सीमाओं का $-\infty$ होना भी ऊर्ध्वाधर स्पर्श रेखा दर्शाता है।
  • एक सीमा $+\infty$ तथा दूसरी सीमा $-\infty$ होना उभयाग्र (Cusp) की सटीक परिभाषा है।
  • परिमित मान होने पर कोणीय बिंदु (Corner) बनता है।
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