Q.10
ICAR AIEEA PG Statistical Science 14 July 2023 Shift-1 Paper (Q.107)
MCQ (Single Correct) +4 −1
The solution of the differential equation $x\frac{dy}{dx} + y = x^3 y^6$ is given by :
अवकल समीकरण $x\frac{dy}{dx} + y = x^3 y^6$ का हल है:
Solution of Bernoulli differential equation: Divide both sides by $x y^6$: $y^{-6} \frac{dy}{dx} + \frac{1}{x} y^{-5} = x^2$. Let $v = y^{-5} \implies \frac{dv}{dx} = -5 y^{-6} \frac{dy}{dx} \implies y^{-6} \frac{dy}{dx} = -\frac{1}{5} \frac{dv}{dx}$. Substituting into the equation: $-\frac{1}{5} \frac{dv}{dx} + \frac{1}{x} v = x^2 \implies \frac{dv}{dx} - \frac{5}{x} v = -5 x^2$. Integrating Factor (I.F.): $\text{I.F.} = e^{\int -\frac{5}{x} dx} = e^{-5\ln x} = x^{-5}$. Solution for $v$: $v \cdot x^{-5} = \int (-5 x^2)(x^{-5}) dx = -5 \int x^{-3} dx = -5 \left( \frac{x^{-2}}{-2} \right) + c = 2.5 x^{-2} + c$. Multiplying by $x^5$: $v = 2.5 x^3 + c x^5 = x^3 (2.5 + c x^2)$. Since $v = y^{-5} = \frac{1}{y^5}$: $\frac{1}{y^5} = x^3 (2.5 + c x^2) \implies x^3 y^5 (2.5 + c x^2) = 1$. Option breakdown:
  • $x^3 y^5 (2.5 + c x^2) = 1$ is the exact solution.
  • Swaps exponents of $x$ and $y$.
  • Has $y^2$ inside the parentheses instead of $x^2$.
  • Swaps exponents and has $y^2$ inside parentheses.

बरनौली अवकल समीकरण का हल:
समीकरण के दोनों पक्षों को $x y^6$ से भाग देने पर:
$y^{-6} \frac{dy}{dx} + \frac{1}{x} y^{-5} = x^2$.
माना $v = y^{-5} \implies \frac{dv}{dx} = -5 y^{-6} \frac{dy}{dx}$.
समीकरण में रखने पर:
$\frac{dv}{dx} - \frac{5}{x} v = -5 x^2$.
समाकलन गुणक (I.F.):
$\text{I.F.} = e^{\int -\frac{5}{x} dx} = x^{-5}$.
$v$ का हल:
$v \cdot x^{-5} = \int -5 x^{-3} dx = 2.5 x^{-2} + c$.
$x^5$ से गुणा करने पर:
$v = x^3 (2.5 + c x^2)$.
$v = y^{-5}$ रखने पर:
$\frac{1}{y^5} = x^3 (2.5 + c x^2) \implies x^3 y^5 (2.5 + c x^2) = 1$.

विकल्पों का विश्लेषण:

  • $x^3 y^5 (2.5 + c x^2) = 1$ सही हल है।
  • $x$ और $y$ की घातें बदली हुई हैं।
  • कोष्ठक में $x^2$ के स्थान पर $y^2$ है।
  • पूर्णतः त्रुटिपूर्ण है।
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