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एक वृत्त और एक वर्ग के परिमापों का योग k है, जहाँ k एक अचर है। सिद्ध कीजिए कि उनके क्षेत्रफलों का योग निम्नतम है, जब वर्ग की भुजा वृत्त की त्रिज्या की दुगुनी है।

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Question

एक वृत्त और एक वर्ग के परिमापों का योग k है, जहाँ k एक अचर है। सिद्ध कीजिए कि उनके क्षेत्रफलों का योग निम्नतम है, जब वर्ग की भुजा वृत्त की त्रिज्या की दुगुनी है।

Sum
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Solution

मान लीजिए r वृत्त की त्रिज्या है और x वर्ग की भुजा है, तो,

2πr + 4x = k                        ....(i)

मान लीजिए S वृत्त और वर्ग के क्षेत्रफलों का योग है, तो,

`S = pir^2 + x^2 = pir^2 + ((k - 2pir)/4)^2`

`((i)  "से", x = (k-2pir)/4)`

`pir^2 + k^2/16 + (pi^2r^2)/4  - (kpir)/4`              ....(ii)

(ii) का x के संबंध में अवकलन करने पर, हम पाते हैं

`(dS)/(dr) = 2pir + (2pi^2r)/4 - (kpi)/4`               .....(iii)

अधिकतम / न्यूनतम के लिए, `(dS)/(dr) = 0` मान लें,

⇒ `2pir + (2pi^2r)/4 - (kpi)/4 = 0`

⇒` r (2pi + pi^2/2) = (kpi)/4`

⇒ `r (2kpi)/ (4(4 pi + pi^2)) = k/(2 (4 + pi))`

(iii) का x के सापेक्ष अवकलन करने पर, हम पाते हैं,

`(d^2S)/(dr^2) = 2pi + pi^2/2 > 0   AAr`

`((d^2S)/(dr^2))_(r = k/(2(4 + pi))) > 0`

⇒ S न्यूनतम है `r = k/(2(4 + pi)).`

⇒ `x = 1/4{k - (2pi)/2 (k/ (4 + pi))}`

`= (4k)/(4 (4 + pi)) = 2 [k/ (2 (4 + pi))] = 2 (r).`

अतः, S तब न्यूनतम होता है जब वर्ग की भुजा वृत्त की त्रिज्या से दोगुनी हो।

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उच्चतम और निम्नतम - एक संवृत्त अंतराल में किसी फलन का उच्चतम और निम्नतम मान
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Chapter 6: अवकलज के अनुप्रयोग - विविध प्रश्नावली [Page 194]

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NCERT Ganit Bhag 1 aur 2 [Hindi] Class 12
Chapter 6 अवकलज के अनुप्रयोग
विविध प्रश्नावली | Q 7. | Page 194

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