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Question
यदि किसी समकोण त्रिभुज की एक भुजा तथा कर्ण की लंबाईयों का योगफल दिया हुआ है, तो सिद्ध कीजिए कि त्रिभुज का क्षेत्रफल उच्चतम है, जब उनके मध्य का कोण `pi/3` है।
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Solution
माना ΔABC एक समकोण त्रिभुज है जिसमें ∠B = 90° है।
माना AC = x, BC = y
∴ AB = `sqrt(x^2 - y^2)`
∠ACB = θ
माना Z = x + y ....(दिया है)
अब ΔABC, A का क्षेत्रफल = `1/2 xx "AB" xx "BC"`
⇒ A = `1/2 y * sqrt(x^2 - y^2)`
⇒ A = `1/2 y * sqrt(("Z" - y)^2 - y^2)`
दोनों पक्षों का वर्ग करने पर, हम प्राप्त करते हैं
⇒ A2 = `1/4 y^2 [("Z" - y)^2 - y^2]`
⇒ A2 = `1/4 y^2 ["Z"^2 + y^2 - 2"Z" y - y^2]`
⇒ P = `1/4 y^2 ["Z"^2 - 2"Z"y]`
⇒ P = `1/4 [y^2"Z"^2 - 2"Z"y^3]` ....[A2 = P]
दोनों पक्षों में अंतर करना w.r.t. y हमें मिलता है
`"dP"/"dy" = 1/4 [2y"Z"^2 - 6"Z"y^2]` .....(i)
स्थानीय उच्चिष्ठ और स्थानीय निम्निष्ठ के लिए
`"dP"/"dy"` = 0
∴ `1/4 (2y"Z"^2 - 6"Z"y^2)` = 0
⇒ `(2y"Z")/4 ("Z" - 3y)` = 0
⇒ yZ(Z – 3y) = 0
⇒ yZ ≠ 0 .....(∵ y ≠ 0 और Z ≠ 0)
⇒ Z – 3y = 0
⇒ y = `"Z"/3`
⇒ y = `(x + y)/3` .....(∵ Z = x + y)
⇒ 3y = x + y
⇒ 3y – y = x
⇒ 2y = x
⇒ `y/x = 1/2`
⇒ cos θ = `1/2`
∴ θ = `pi/3`
विभेदक समीकरण (i) w.r.t. y,
हमारे पास `("d"^2"P")/("dy"^2) = 1/4 [2"Z"^2 - 12"Z"y]`
`("d"^2"P")/("dy"^2)` पर y = `"Z"/3 = 1/4 [2"Z"^2 - 12"Z" * "Z"/3]`
= `1/4 [2"Z"^2 - 4"Z"^2]`
= `(-"Z"^2)/2 < 0`
इसलिए, दिए गए त्रिभुज का क्षेत्रफल अधिकतम होता है जब उसके कर्ण और एक भुजा के बीच का कोण होता है `pi/3`।
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