अवकल समीकरण: अभ्यास प्रश्न और परीक्षा प्रश्न

प्रथम-कोटि अवकल समीकरण और उनके अनुप्रयोग: वृद्धि और क्षय, न्यूटन का शीतलन नियम, मिश्रण की समस्याएँ और समाकलन गुणक वाले रैखिक समीकरण, साथ ही सूत्र-हल रहित समीकरणों के लिए यूलर और ह्यून विधियाँ।

क्रैम पैक (PDF)सूत्र-पत्रक, विधि के चरण और पूरे हल सहित अभ्यास प्रश्न, प्रिंट करने के लिए तैयार।

इस कोर्स के विषय

  1. अवकल समीकरणचरघातांकी वृद्धि और क्षय · न्यूटन का शीतलन नियम · प्रथम कोटि रैखिकगणनाएँ
  2. समाकलबहुपद · चरघातांकी, लघुगणक और प्रतिस्थापन · वक्रों के बीच क्षेत्रफलगणनाएँ
  3. अवकलजघात नियम · शृंखला और गुणनफल नियम · स्पर्शरेखाएँ और चरम मानगणनाएँ
  4. संख्यात्मक विधियाँमूल और अंतर्वेशन · समलंब और सिम्पसन नियम · यूलर, ह्यून और रुंगे–कुट्टागणनाएँ

अवकल समीकरण के लिए परीक्षा सुझाव

  • पहले प्रकार पहचानें: चर-पृथक्करणीय, रैखिक, या वृद्धि या शीतलन जैसा कोई मानक मॉडल।
  • अंत में अचर ज्ञात करने के लिए प्रारंभिक प्रतिबंध का उपयोग करें।
  • उत्तर को समीकरण में वापस रखकर जाँचें।

हल किए गए उदाहरण

अवकल समीकरणआसान
rr² + br + c?

समीकरण y″ + 4y′ + 3y = 0 के लिए अभिलक्षणिक समीकरण का वह मूल r ज्ञात कीजिए जो शून्य के सबसे निकट है। यही तय करता है कि हल कितनी धीमी गति से क्षीण होता है।

y″ + 4y′ + 3y = 0

ज्ञात करें: r

संकेत दिखाएँ
  1. y = ert प्रतिस्थापित करें।
  2. r² + 4r + 3 = 0.
  3. गुणनखंड करें या द्विघात सूत्र उपयोग करें।
उत्तर और चरण-दर-चरण हल दिखाएँ

द्वितीय-कोटि रैखिक समीकरण: y″ + b·y′ + c·y = 0 के लिए y = ert आज़माएँ: इससे अभिलक्षणिक समीकरण r² + b·r + c = 0 मिलता है। दो भिन्न वास्तविक मूल r₁ ≠ r₂ से y = A·er₁t + B·er₂t मिलता है (अतिअवमंदित); द्विगुण मूल r से y = (A + Bt)·ert (क्रांतिक अवमंदित); सम्मिश्र मूल −α ± jω से y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (अल्पावमंदित, दोलनशील)। प्रारंभिक मान y(0) और y′(0) A और B तय करते हैं। y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 के रूप में लिखने पर ωn प्राकृतिक आवृत्ति है और ζ अवमंदन अनुपात: ζ < 1 पर दोलन होता है। अचर निवेश के साथ, y″ + by′ + cy = c·K, हल स्थिर मान K और मुक्त अनुक्रिया का योग है।

अभिलाक्षणिक समीकरण

r² + 4r + 3 = (r + 1)(r + 3) = 0

मूल

r = −1, r = −3
शून्य के सबसे निकट: r = −1

उत्तर

r = −1

व्यापक हल y = A·e−1t + B·e−3t है।

समाकलमध्यम
xy2y = x·cos x

I = ∫₀2 x·cos x dx का मान निकालिए (x रेडियन में)।

∫₀2 x·cos x dx

ज्ञात करें: I

संकेत दिखाएँ
  1. u = x और dv = cos x dx लें।
  2. v = sin x.
  3. ∫x cos x dx = x sin x + cos x.
उत्तर और चरण-दर-चरण हल दिखाएँ

खंडशः समाकलन: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, जो गुणन नियम से आता है। u उस गुणनखंड को चुनें जो अवकलन करने पर सरल हो जाए (x की घात, या ln x), और dv वह गुणनखंड जिसे आप समाकलित कर सकें (eˣ, sin x, cos x, या x जब u = ln x हो)। निश्चित समाकलन के लिए u·v का दोनों सीमाओं पर मान निकालें: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du। गुणनखंड x² के लिए दो चरण चाहिए।

u और dv चुनें

u = x, du = dx; dv = cos x dx, v = sin x

प्रतिअवकलज

∫x cos x dx = x sin x − ∫sin x dx = x sin x + cos x

सीमाएँ

(2·sin 2 + cos 2) − (0 + 1) = 0.4024

उत्तर

I = 0.4024

अभ्यास कैसे काम करता है

  • “इस कोर्स का अभ्यास करें” असली परीक्षा की तरह इसके सभी विषयों के प्रश्न मिलाकर देता है।
  • हर प्रश्न में नए मान होते हैं, इसलिए आप उत्तर नहीं बल्कि विधि सीखते हैं।
  • अटक गए? पहले एक छोटा संकेत खोलें, और पूरी व्याख्या तभी जब ज़रूरत हो।
  • मॉक परीक्षाओं में समय सीमा होती है और कोई संकेत नहीं मिलता; अंत में आपको अपना स्कोर और पूरी समीक्षा मिलती है।

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