Q.16
ICAR AIEEA PG Statistical Science 14 July 2023 Shift-1 Paper (Q.120)
MCQ (Single Correct) +4 −1
Given $\Gamma(n) = \int_0^\infty e^{-x} x^{n-1} dx$, $(n > 0)$, then the value of $\int_0^{\pi/2} \cos^n x \, dx$ is given by :
दिया गया है $\Gamma(n) = \int_0^\infty e^{-x} x^{n-1} dx$, $(n > 0)$, तो $\int_0^{\pi/2} \cos^n x \, dx$ का मान है:

Euler's Beta and Gamma function relation for trigonometric integrals:
The standard formula for definite integrals involving sines and cosines is:
$\int_0^{\pi/2} \sin^p x \cos^q x \, dx = \frac{\Gamma\left(\frac{p+1}{2}\right) \Gamma\left(\frac{q+1}{2}\right)}{2 \Gamma\left(\frac{p+q+2}{2}\right)}$.
Setting $p = 0$ and $q = n$:
$\int_0^{\pi/2} \cos^n x \, dx = \frac{\Gamma\left(\frac{1}{2}\right) \Gamma\left(\frac{n+1}{2}\right)}{2 \Gamma\left(\frac{n+2}{2}\right)}$.
Since $\Gamma(1/2) = \sqrt{\pi}$:
$\int_0^{\pi/2} \cos^n x \, dx = \frac{\Gamma\left(\frac{n+1}{2}\right)}{\Gamma\left(\frac{n+2}{2}\right)} \frac{\sqrt{\pi}}{2}$.

Option breakdown:

  • $\frac{\Gamma(\frac{n+1}{2})}{\Gamma(\frac{n+2}{2})} \frac{\sqrt{\pi}}{2}$ is the standard reduction formula in terms of the Gamma function.
  • Inverts the ratio of gamma arguments.
  • Has argument $n/2$ instead of $(n+1)/2$ in the numerator.
  • Has argument $n/2$ in the denominator instead of $(n+2)/2$.

त्रिकोणमितीय समाकलनों के लिए बीटा और गामा फलन संबंध:
मानक समाकलन सूत्र:
$\int_0^{\pi/2} \sin^p x \cos^q x \, dx = \frac{\Gamma\left(\frac{p+1}{2}\right) \Gamma\left(\frac{q+1}{2}\right)}{2 \Gamma\left(\frac{p+q+2}{2}\right)}$.
यहाँ $p = 0$ तथा $q = n$ रखने पर:
$\int_0^{\pi/2} \cos^n x \, dx = \frac{\Gamma\left(\frac{1}{2}\right) \Gamma\left(\frac{n+1}{2}\right)}{2 \Gamma\left(\frac{n+2}{2}\right)}$.
चूँकि $\Gamma(1/2) = \sqrt{\pi}$ होता है:
$\int_0^{\pi/2} \cos^n x \, dx = \frac{\Gamma\left(\frac{n+1}{2}\right)}{\Gamma\left(\frac{n+2}{2}\right)} \frac{\sqrt{\pi}}{2}$.

विकल्पों का विश्लेषण:

  • $\frac{\Gamma(\frac{n+1}{2})}{\Gamma(\frac{n+2}{2})} \frac{\sqrt{\pi}}{2}$ गामा फलन का सही मानक सूत्र है।
  • गामा पदों का अनुपात उल्टा है।
  • अंश में $(n+1)/2$ के स्थान पर $n/2$ है।
  • हर में $(n+2)/2$ के स्थान पर $n/2$ है।
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