y2 = 4ax এবং x2 = 4ay পরাবৃত্ত দুটি দ্বারা আবদ্ধ ক্ষেত্রের ক্ষেত্রফল কত বর্গ একক?
RUUnit-HSet-2উচ্চতর গণিত দ্বিতীয় পত্রকণিকক্ষেত্রফল (Topic Practice)RU - ⚡ অনলাইন প্রশ্নব্যাংক দেখুন 💥
সঠিক উত্তরঃ
D.
16a2/3
Another Explanation (5):
প্রশ্ন:
y2 = 4ax এবং x2 = 4ay পরাবৃত্ত দুটি দ্বারা আবদ্ধ ক্ষেত্রের ক্ষেত্রফল কত বর্গ একক?
উত্তর:
অর্থাৎ, পরাবৃত্ত দুটি হলো:
- y2 = 4ax
- x2 = 4ay
সমাধান:
প্রথমে, দুটি সমীকরণের মধ্যে সম্পর্ক স্থাপন করি।
প্রথম সমীকরণ থেকে:
y2 = 4ax
=> a = \(\frac{y^2}{4x}\)
দ্বিতীয় সমীকরণ থেকে:
x2 = 4ay
=> a = \(\frac{x^2}{4y}\)
দুটি সমান করে:
\(\frac{y^2}{4x} = \frac{x^2}{4y}\)
=> \(y^2 \times 4y = x^2 \times 4x\)
=> \(4 y^3 = 4 x^3\)
=> \(y^3 = x^3\)
অর্থাৎ:
y = x (ধরা যাক, প্রথম ও দ্বিতীয় পরাবৃত্তের সংযোগ রেখা)
এখন, এই রেখার জন্য ক্ষেত্রফল নির্ণয় করি।
প্রথম পরাবৃত্তের সমীকরণ থেকে:
y2 = 4ax
=> y = \(\pm 2 \sqrt{ax}\)দ্বিতীয় পরাবৃত্তের সমীকরণ থেকে:
x2 = 4ay
=> y = \(\frac{x^2}{4a}\)সীমা নির্ণয় করি যেখানে দুই পরাবৃত্তের সংযোগ ঘটে।
যখন y = x, তখন:
x = \(\frac{x^2}{4a}\)
=> 4a x = x^2
=> x^2 - 4a x = 0
=> x(x - 4a) = 0
=> x = 0 অথবা x = 4a
অতএব, ক্ষেত্রের শীর্ষ বিন্দুগুলি হল: (0,0) এবং (4a, 4a)
এখন, ক্ষেত্রফল নির্ণয় করি।
ক্ষেত্রের ক্ষেত্রফল = \(\int_{x=0}^{x=4a}\) (উপরের পরাবৃত্তের y মান - নিচের পরাবৃত্তের y মান) dx
উপরের পরাবৃত্তের y মান:
y = 2 \(\sqrt{ax}\)
নিচের পরাবৃত্তের y মান:
y = \(\frac{x^2}{4a}\)
অতএব, ক্ষেত্রফল:
A = \(\int_{0}^{4a} \left(2 \sqrt{ax} - \frac{x^2}{4a}\right) dx\)
প্রথম অংশের সমাধান:
I_1 = \int_{0}^{4a} 2 \sqrt{ax} dx
= 2 \int_{0}^{4a} \sqrt{ax} dx
= 2 \int_{0}^{4a} \sqrt{a} \sqrt{x} dx
= 2 \sqrt{a} \int_{0}^{4a} x^{1/2} dx
= 2 \sqrt{a} \left[ \frac{2}{3} x^{3/2} \right]_0^{4a}
= 2 \sqrt{a} \times \frac{2}{3} (4a)^{3/2}
= \frac{4}{3} \sqrt{a} \times (4a)^{3/2}
উপরে:
(4a)^{3/2} = (4a)^{1} \times (4a)^{1/2} = 4a \times 2 \sqrt{a} = 8 a \sqrt{a}
অতএব, I_1:
I_1 = \frac{4}{3} \sqrt{a} \times 8 a \sqrt{a} = \frac{4}{3} \times 8 a \times a = \frac{32}{3} a^2
দ্বিতীয় অংশের সমাধান:
I_2 = \int_{0}^{4a} \frac{x^2}{4a} dx
= \frac{1}{4a} \int_{0}^{4a} x^2 dx
= \frac{1}{4a} \left[ \frac{x^3}{3} \right]_0^{4a}
= \frac{1}{4a} \times \frac{(4a)^3}{3}
= \frac{1}{4a} \times \frac{64 a^3}{3}
= \frac{64 a^3}{12 a}
= \frac{16 a^2}{3}
অতএব, ক্ষেত্রফল:
A = I_1 - I_2 = \frac{32}{3} a^2 - \frac{16}{3} a^2 = \frac{16}{3} a^2
উত্তরঃ
ক্ষেত্রফল = \( \frac{16 a^2}{3} \)