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प्रश्न
यदि सरल रेखा x cosα + y sinα = p वक्र `x^2/"a"^2 + y^2/"b"^2` = 1 को स्पर्श करती है, तो सिद्ध कीजिए कि a2 cos2α + b2 sin2α = p2
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उत्तर
दिया गया वक्र है `x^2/"a"^2 + y^2/"b"^2` = 1 ....(i)
और सीधी रेखा x cos a + y sin a = p
विभेदक समीकरण (i) w.r.t. x, हमें मिलता है
`1/"a"^2 * 2x + 1/"b"^2 * 2y * "dy"/"dx"` = 0
⇒ `x/"a"^2 + y/"b"^2 "dy"/"dx"` = 0
⇒ `"dy"/"dx" = - "b"^2/"a"^2 * x/y`
तो वक्र का ढलान = `(-"b"^2)/"a"^2 * x/y`
अब समीकरण को अलग करना (ii) w.r.t. x, हमारे पास है
`cos alpha + sin alpha * "dy"/"dx"` = 0
∴ `"dy"/"dx" = (- cos alpha)/sinalpha`
= `- cot alpha`
अत: सरल रेखा का ढलान = `- cot alpha`
यदि रेखा वक्र की स्पर्श रेखा है, तो
`(-"b"^2)/"a"^2 * x/y = - cot alpha`
⇒ `x/y = "a"^2/"b"^2 * cot alpha`
⇒ x = `"a"^2/"b"^2 cot alpha * y`
अब समीकरण (ii) से हमारे पास x cos a + y sin a = p है।
⇒ `"a"^2/"b"^2 * cot alpha * y * cos alpha + y sin alpha` = p
⇒ `"a"^2 cot alpha * cos alpha y + "b"^2 sin alpha y = "b"^2"p"`
⇒ `"a"^2 cosalpha/sinalpha * cos alpha y + "b"^2 sin alpha y = "b"^2"p"`
⇒ `"a"^2 cos^2 alpha y + "b"^2 sin^2 alpha y = "b"^2 sin alpha "p"`
⇒ `"a"^2 cos^2 alpha + "b"^2 sin^2 alpha = "b"^2/y * sin alpha * "p"`
⇒ `"a"^2cos^2alpha + "b"^2 sin^2alpha = "p" * "p"` ....`["क्योंकि" "b"^2/y sin alpha = "p"]`
अत: a2 cos2α + b2 sin2α = p2
वैकल्पिक विधि:
हम जानते हैं कि y = mx + c दीर्घवृत्त को स्पर्श करेगा
`x^2/"a"^2 + y^2/"b"^2` = 1 यदि c2 = a2m2 + b2
यहाँ सीधी रेखा का समीकरण x cos α + y sin α = p है और दीर्घवृत्त का समीकरण है `x^2/"a"^2 + y^2/"b"^2` = 1
x cos α + y sin α = p
⇒ y sin α= – x cos α + p
⇒ y = `- x cosalpha/sinalpha + "P"/sinalpha`
⇒ y = `- x cot alpha + "P"/sinalpha`
y = mx + c की तुलना में, हम प्राप्त करते हैं
m = `- cot alpha` और c = `"P"/sinalpha`
तो, स्थिति के अनुसार, हमें c2 = a2m2 + b2 मिलता है
`"P"^2/(sin^2alpha) = "a"^2(- cot alpha)^2 + "b"^2`
⇒ `"P"^2/(sin^2alpha) = ("a"^2 cos^2alpha)/(sin^2alpha) + "b"^2`
⇒ p2 = a2 cos2α + b2 sin2α
अत: a2 cos2α + b2 sin2α = p2
इसलिए साबित हुआ।
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