Ordinary Differential Equations MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Ordinary Differential Equations - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

Last updated on Jul 4, 2025

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Latest Ordinary Differential Equations MCQ Objective Questions

Ordinary Differential Equations Question 1:

माना L[y] = x2d2ydx2+pxdydx+qy, जहाँ p, q वास्तविक अचर हैं। माना y1(x) और y2(x), L[y] = 0 के दो हल हैं, x > 0, जो y1(x0) = 1, y1(x0) = 0, y2(x0) = 0 और y2(x0) = 1 को किसी x0 > 0 के लिए संतुष्ट करते हैं। तब,

  1. y1(x), y2(x) का एक अचर गुणज नहीं है
  2. y1(x), y2(x) का एक अचर गुणज है
  3. 1, ln x, L[y] = 0 के हल हैं जब p = 1, q = 0
  4. x, ln x, L[y] = 0 के हल हैं जब p + q ≠ 0

Answer (Detailed Solution Below)

Option :

Ordinary Differential Equations Question 1 Detailed Solution

एक अद्यतन समाधान शीघ्र ही उपलब्ध होगा। असुविधा के लिए क्षमा करें

Ordinary Differential Equations Question 2:

दिया गया अवकल समीकरण x2y3xy+4y=ln(x),x>0 है, जहाँ प्रतिबंध y(1) = 6 और y'(1) = 13 हैं। तब y(e) का मान क्या है?

  1. y(e)=6e217e2
  2. y(e)=6e2+17e2
  3. y(e)=7e216e2
  4. y(e)=7e2+16e2

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : y(e)=7e2+16e2

Ordinary Differential Equations Question 2 Detailed Solution

व्याख्या:

x2y3xy+4y=ln(x),x>0

यह कॉची यूलर समीकरण है।

मान लीजिये x=ez और

x2y=r(r1),xy=r प्रतिस्थापित करते पर,

r(r-1) - 3r + 4 = 0

r24r+4=0

(r2)2=0

मूल एक पुनरावृत्त मूल r = 2 है।

इसलिए, समांगी समीकरण का हल है:

C.F=C1x2+C2x2ln(x)

yp=u1(x)y1(x)+u2(x)y2(x),

जहाँ y1(x)=x2 और y2(x)=x2ln(x)

W(y1,y2)=|y1y2y1y2|

W(y1,y2)=|x2x2ln(x)2x2xln(x)+x|

W(y1,y2)=x2(2xln(x)+x)(x2ln(x))(2x)

W(y1,y2)=2x3ln(x)+x32x3ln(x)

W(y1,y2)=x3

u1(x)=ln2(x)xdx,u2(x)=ln(x)xdx

u2(x)=ln(x)xdx=ln2(x)2

इसका विशेष हल है:

yp=u1(x)y1(x)+u2(x)y2(x)

yp=(ln3(x)3)x2+(ln2(x)2)x2ln(x)

yp=x2ln3(x)3+x2ln3(x)2

yp=x2ln3(x)(13+12)

yp=x2ln3(x)6

सामान्य हल

y=yh+yp

yh=C1x2+C2x2ln(x) और yp=x2ln3(x)6 प्रतिस्थापित करते पर:

y=C1x2+C2x2ln(x)+x2ln3(x)6

और y=2xC1+C2(2xln(x)+x)+16(2xln3x+3xln2x)

चूँकि, y(1) = 6 ⇒ C1=6

इसके अलावा y'(1) = 13

13=2C1+C2

13=12+C2

C2=1

अब, सामान्य हल है:

y=6x2+x2ln(x)+x2ln3(x)6

y(e)=6e2+e2ln(e)+e2×16

y(e)=7e2+16e2

इसलिए विकल्प (4) सही उत्तर है।

Ordinary Differential Equations Question 3:

आइए हम एक प्रारंभिक मान समस्या y' = xy1/3, y(0) = 0, (x, y) ∈ ℝ x ℝ पर विचार करें। तब निम्नलिखित में से कौन सा सही है?

  1. फलन f(x, y) = xy1/3 y के संबंध में y = 0 के किसी भी प्रतिवेश में लिप्सचित्ज़ शर्तों को संतुष्ट नहीं करता है
  2. IVP का कोई हल नहीं है
  3. IVP का एक अद्वितीय हल है
  4. IVP का एक से अधिक हल है

Answer (Detailed Solution Below)

Option :

Ordinary Differential Equations Question 3 Detailed Solution

अवधारणा:

मान लीजिये एक IVP y' = f(x, y) है। फलन f(x, y) लिप्सचित्ज़ शर्त को संतुष्ट करेगा यदि fy परिबद्ध है।

व्याख्या:

दिया गया IVP

y' = xy1/3, y(0) = 0, (x, y) ∈ ℝ x ℝ.

f(x, y) = xy1/3

fy = 13xy23 = 13.xy23 जो y = 0 के प्रतिवेश में परिबद्ध नहीं है।

इसलिए फलन f(x, y) = xy1/3 y के संबंध में y = 0 के किसी भी प्रतिवेश में लिप्सचित्ज़ शर्तों को संतुष्ट नहीं करता है

(1) सही है।

y' = xy1/3

y13dy=xdx

दोनों पक्षों का समाकलन करने पर

32y2/3=x22+c

y(0) = 0 का उपयोग करने पर c = 0 प्राप्त होता है

इसलिए, y2/3=x23

अर्थात, y = (x23)3/2 जो एक हल है।

साथ ही y = 0 एक हल है।

इसलिए IVP का एक से अधिक हल है।

(4) सही है।

Ordinary Differential Equations Question 4:

माना कि y : ℝ → ℝ एक दो बार अवकलनीय फलन इस प्रकार है कि y'' [0, 2] पर संतत है और y(0) = y(2) = 0 है। मान लीजिए कि सभी x ∈ [0, 2] के लिए 2y''(x) - x² < 0 है। तब y(1) क्या है?

  1. y(x) = 0 का (0, 2) में एक से अधिक हल है। 
  2. सभी x ∈ (0, 2) के लिए y(x) < 0 
  3. y(x) = 0 का (0, 2) में ठीक एक हल है। 
  4. सभी x ∈ (0, 2) के लिए y(x) > 0

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : सभी x ∈ (0, 2) के लिए y(x) > 0

Ordinary Differential Equations Question 4 Detailed Solution

गणनाएँ:

2y''(x) - x2 < 0

चूँकि x² धनात्मक है, इसलिए y''(x) < 0.

माना कि y'' = - c जहाँ c धनात्मक है।

y'= - cx + a

y = -cx²/2 + ax + b, जहाँ a और b स्वेच्छ अचर हैं।

y(0) = 0 से तात्पर्य है कि b = 0 है। 

y(2) = 0 से तात्पर्य है कि a = c है।

इस प्रकार,  (0,2) के लिए y = -cx²/2 + cx = cx(2 -x)/2 > 0

सभी x (0,2) के लिए, y(x) > 0 है। 

इस प्रकार, विकल्प 4 सही है।

Ordinary Differential Equations Question 5:

प्रारंभिक मान समस्या y' = √y, y(0) = 0 के हल है:

  1. अद्वितीय हल
  2. दो हल
  3. कोई हल नहीं
  4. अपरिमित रूप से अनेक हल

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : अपरिमित रूप से अनेक हल

Ordinary Differential Equations Question 5 Detailed Solution

संप्रत्यय:

मान लीजिए, dydx = ayα, y(β) = 0, α ∈ (0, 1), एक प्रारंभिक मान समस्या है, तब इस IVP के 
 
(i) यदि a < 0 है, तो अद्वितीय हल है और
 
(ii) यदि a > 0 है, तो अपरिमित रूप से अनेक हल हैं। 

 

व्याख्या:

y' = √y, y(0) = 0 ....(i)

उपरोक्त मूल समीकरण के साथ (i) की तुलना करने पर हमें प्राप्त होता है,

a = 1 > 0

इसलिए, दिए गए अवकल समीकरण के अपरिमित रूप से अनेक हल हैं।

विकल्प (4) सही है।

Top Ordinary Differential Equations MCQ Objective Questions

मानें कि ℝ2 में x(t) निम्न प्रारंभिक मान समस्या का हल है

ẋ = Ax, x(0) = x0, जहां A = [5412].

निम्न में से कौन-सा वक्तव्य सत्य है?

  1. कुछ x0 ≠ 0 के लिए, x(t) परिबद्ध हल है
  2. सब x0 ≠ 0 के लिए, e−6t|x(t)| → 0 जैसे-जैसे t → ∞
  3. सब x0 ≠ 0 के लिए, e−t|x(t)| → ∞ जैसे-जैसे t → ∞
  4. सब x0 ≠ 0 के लिए, e−10t|x(t)| → 0 जैसे-जैसे t → ∞

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : सब x0 ≠ 0 के लिए, e−10t|x(t)| → 0 जैसे-जैसे t → ∞

Ordinary Differential Equations Question 6 Detailed Solution

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संकल्पना:

ODE x'(t) = Ax का हल x(t) = c1ueλ1t + c2veλ2t, जहाँ u, v आइगेन मान के संगत आइगेन वेक्टर हैं λ1 और λ2 क्रमशः और c1 और c2 स्थिरांक हैं।

व्याख्या:

A = [5412]

tr(A) = 5 + 2 = 7 और det(A) = 10 - 4 = 6

आइगेन मान निम्न द्वारा दी गई हैं

λ2 - tr(A)λ + det(A) = 0

λ2 - 7λ + 6 = 0

(λ - 1)(λ - 6) = 0

λ = 1, 6

आइगेन मान λ = 1 के संगत आइगेन सदिश निम्न द्वारा दिया गया है

[4411][u1u2] = 0

u1 + u2 = 0 ⇒ u1 = - u2

आइगेन सदिश u = [11]

आइगेन मान λ = 6 के संगत आइगेन सदिश निम्न द्वारा दिया गया है

[1414][v1v2] = 0

v1 - 4v2 = 0 ⇒ v1 = 4v2

आइगेन सदिश v = [41]

इसलिए हल है

x(t) = c1[11]et + c2[41]e6t

x(t) = [c1et+4c2e6tc1et+c2e6t]

et → ∞ जैसा t → ∞ साथ ही e6t → ∞ जैसा t → ∞

इसलिए x(t) किसी भी x0 ≠ 0 के लिए बंधा हुआ हल नहीं है

(1) गलत है।

e−6t|x(t)| = [c1e5t+4c2c1e5t+c2][4c2c2], 0 की ओर प्रवृत्त नहीं होता है

इसलिए (2) गलत है।

e−t|x(t)| = [c1+4c2e5tc1+c2e5t][c1c1], t → ∞ के रूप में ∞ की ओर प्रवृत्त नहीं होता है

(3) गलत है

e−10t|x(t)| = [c1e9t+4c2e4tc1e9t+c2e4t]t → ∞ के रूप में 0 की ओर प्रवृत्त होता है, सभी x0 ≠ 0 के लिए

विकल्प (4) सही है।

माना f ∶ ℝ2 → ℝ स्थानीयतः लिपशिट्ज फलन है। निम्न प्रारंभिक मान समस्या पर विचार कीजिए,

ẋ = f(t, x), x(t0) = x0

जो (t0, x0) ∈ ℝ2 के लिए है। मानें कि J(t0, x0) प्रारंभिक मान समस्या के लिए अधिकतम अस्तित्व अंतराल है। निम्न वक्तव्यों में से कौन सा सत्य है?

  1. J(t0, x0) = ℝ.
  2. J(t0, x0) एक विवृत्त समुच्चय है।
  3. J(t0, x0) एक संवृत्त समुच्चय है।
  4. J(t0, x0) रिक्त समुच्चय हो सकता है।

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : J(t0, x0) एक विवृत्त समुच्चय है।

Ordinary Differential Equations Question 7 Detailed Solution

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व्याख्या:

माना f ∶ ℝ2 → ℝ  स्थानीयतः लिपशिट्ज फलन है। प्रारंभिक मान समस्या पर विचार करने पर,

ẋ = f(t, x), x(t0) = x0

 (t0, x0) ∈ ℝ के लिए,

पिकार्ड के प्रमेय का प्रयोग करने पर, हम जानते हैं कि हल अंतराल 

|xxo|<a;|tto|<b  में निहित हैं। 

जो एक विवृत्त अंतराल है। 

इसलिए, विकल्प (2) सही विकल्प है।

मान लीजिए कि ϕ सीमा मान समस्या (BVP) का हल है
\(\rm \left\{\begin{matrix}(xy')'-2y'+\frac{y}{x}=1,&1

तब ϕ(e) का मान है:

  1. e2
  2. e3
  3. e3
  4. e

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : e2

Ordinary Differential Equations Question 8 Detailed Solution

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संप्रत्यय:

द्वितीय-कोटि अवकल समीकरण: पहले समघात समीकरण को हल करें, फिर विशेष हल ज्ञात करें।

सीमा मान समस्याएँ: सामान्य हल में स्थिरांक निर्धारित करने के लिए परिसीमा प्रतिबंधों का उपयोग करें।

व्याख्या:
(xy)2y+yx=1,1<x<e4

परिसीमा प्रतिबंधों के साथ y(1)=0,y(e4)=4e4

समीकरण को फिर से लिखने पर:

समीकरण को सरलीकृत किया गया है

x2yxy+y=x

मान लीजिए x = ez तब यह बन जाता है

⇒ {D'(D' - 1) - D' + 1}y = ez

⇒ (D'2 - 2D' + 1)y = ez

सहायक समीकरण है,

m2 - 2m + 1 = 0

(m1)2=0

m=1,1

CF = C1ez + C2zez

अर्थात्, CF = C1x+C2xln(x)

PI = 1(D22D+1)ez

= ez1((D+1)22(D+1)+1).1

= ez1D2.1

= z22ez = x(lnx)22

y(x)=C1x+C2xln(x)+ x(lnx)22

सीमा शर्तों को लागू करने पर:

y(1) = 0:

C11+C21ln(1)+122.0=0

C1=0

y(e4)=4e4:

12e4+C2e4ln(e4)+e4(lne4)22=4e4

C2e44+8e4=4e4

c2=1

y(x)=xlnx+x(lnx)22

y(e)=e+e2

y(e)=e2

इसलिए, विकल्प 1) सही है।

मानें कि y0 > 0, z0 > 0 तथा α > 1

निम्न दो अवकलन समीकरणों पर विचार करें:

(){dydt=yα for t>0,y(0)=y0(){dzdt=zα for t>0,z(0)=z0

हमारा कहना है कि अवकल समीकरण का हल सार्वत्रिक होगा यदि यह सभी t > 0 के लिए अस्तित्व में है।

निम्न कथनों में से कौन-सा सत्य है?

  1. (*) तथा (**) दोनों के सार्वत्रिक हल हैं
  2. (*) तथा (**) किसी का भी सार्वत्रिक हल नहीं है
  3. (*) के लिए एक सार्वत्रिक हल है तथा एक T < ∞ इस तरह का है कि limtT|z(t)|=+
  4. (**) के लिए एक सार्वत्रिक हल है तथा कोई T < ∞ इस प्रकार का है कि limtT|y(t)|=+

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : (**) के लिए एक सार्वत्रिक हल है तथा कोई T < ∞ इस प्रकार का है कि limtT|y(t)|=+

Ordinary Differential Equations Question 9 Detailed Solution

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व्याख्या:

dydt=yα

y1α1α=t+c

और y(0) = y0y01α1α=c

तब y1-α = (1 - α)t + y01-α

और यदि α > 1 1 - α < 0. मान लीजिये 1 - α = -a, a > 0

तब (1) y-a = -at + y0-a

ya=1y0aat

तब y0-a - at = 0, हल मौजूद नहीं है।

t=yoaa=1ayoa>o

(∵ y0 > 0, a > 0)

∴ (*) का कोई वैश्विक हल नहीं है

जैसे 1ay0a ∈ (0, ∞)

विकल्प (1) और (3) गलत हैं

(* *) dzdt=zαz1α1α=t+c

और z0 = z(0) z01α1α=c

∴ z1-α = -(1 - α)t + z01-α ....(ii)

और α > 1 के लिए 1 - α < 0. इसलिए, मान लीजिये 1 - α = - b, b > 0

तब (ii) ⇒ z-b = bt + zo-b zb=1bt+z0b

और bt + z0-b= 0 के लिए हल मौजूद नहीं है

t=z0bb=1z0bb < o

(∵ zo > o, b > 0)

इसलिए, ∀ t > 0, (* *) का हल मौजूद है

(**) के वैश्विक हल हैं।

विकल्प (2) गलत है।

साथ ही, T < ∞के लिए, T = 1ay0a

limtT|y(t)|=limtT|(1y0aat)1/a|

=limt1ay0a|(y01aat)1/a|

= + ∞

विकल्प (4) सही है।

प्रारंभिक मान समस्या (IVP) पर विचार करें

{y(x)=|y(x)+ε|,xR y(0)=y0

निम्नलिखित कथनों पर विचार करें:

S1: एक ε > 0 इस प्रकार है कि सभी y0 ∈ ℝ के लिए, IVP का एक से अधिक हल है।

S2: एक y0R इस प्रकार है कि सभी ε > 0 के लिए, IVP का एक से अधिक हल है।

तब

  1. S1 और S2 दोनों सत्य हैं। 
  2. S1 सत्य है लेकिन S2 असत्य है। 
  3. S1 असत्य है लेकिन S2 सत्य है। 
  4. S1 और S2 दोनों असत्य हैं। 

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : S1 और S2 दोनों असत्य हैं। 

Ordinary Differential Equations Question 10 Detailed Solution

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संप्रत्यय:

लिप्सचित्ज़ शर्त: एक फलन f(x,y) एक प्रांत DR2 में y के संबंध में लिपशीट्ज-प्रतिबंध को संतुष्ट करता है। यदि एक अचर L>0 इस प्रकार है कि किसी भी (x,y1) और (x,y2) के लिए D में, निम्नलिखित असमिका धारण करती है

|f(x,y1)f(x,y2)|L|y1y2|.

अचर L को लिपशीट्ज अचर कहा जाता है।

व्याख्या:

y(x)=|y(x)|+ϵ,xR

y(0)=y0, जहाँ ϵ>0 एक अचर है, और y0R है।

S1: एक ϵ>0 इस प्रकार है कि सभी y0R के लिए, IVP का एक से अधिक हल है।

S2: एक y0R इस प्रकार है कि सभी ϵ>0 के लिए, IVP का एक से अधिक हल है।

अवकल समीकरण y(x)=|y(x)|+ϵ है। चूँकि ϵ>0 है, समीकरण का दाहिना भाग हमेशा धनात्मक और किसी भी y0R के लिए सुपरिभाषित है।

सामान्य तौर पर, IVP के हलों की विशिष्टता को अक्सर लिपशीट्ज प्रतिबंध द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।

एक फलन f(y)=|y|+ϵ के लिए, हमें यह जाँचने की आवश्यकता है कि क्या फलन y के संबंध में लिपशीट्ज प्रतिबंध को संतुष्ट करता है।

f(y)=12|y|+ϵ.

यह फलन सभी y0R के लिए संतत और परिबद्ध है क्योंकि ϵ>0 y = 0 पर कोई विचित्रता सुनिश्चित करता है।

इसलिए, फलन लिपशीट्ज प्रतिबंध को संतुष्ट करता है, यह सुनिश्चित करता है कि जब ϵ>0 हो तो प्रत्येक y0R के लिए IVP का एक विशिष्ट हल होता है।

S1: यह कथन दावा करता है कि कुछ ϵ>0 है जिसके लिए सभी y0R के लिए IVP का एक से अधिक हल है।

हमारे विशिष्टता विश्लेषण (लिपशीट्ज प्रतिबंध) से, IVP में वास्तव में सभी ϵ>0 और y0R के लिए एक विशिष्ट हल है।

इसलिए, S1 असत्य है।

S2: यह कथन दावा करता है कि कुछ y0R और सभी ϵ>0 के लिए, IVP का एक से अधिक हल है।

इसी तर्क (लिपशीट्ज प्रतिबंध और अवकलज का सांतत्य) के आधार पर, हल सभी ϵ>0 और किसी भी y0 के लिए विशिष्ट रहता है। इसलिए, S2 भी असत्य है।

दोनों कथन S1 और S2 असत्य हैं।

इस प्रकार, सही विकल्प 4) है।

मान लें कि k एक धनात्मक पूर्णांक है। निम्न अवकलन समीकरण पर विचार करें

{dydt=y5k5k+2 for t>0,y(0)=0

निम्न कथनों में से कौन-सा सच है?

  1. इसका अद्वितीय हल हैं जो (0, ∞) पर संतत: अवकलनीय है
  2. इसके अधिकतम दो हल हैं जो (0, ∞) पर संतत: अवकलनीय है
  3. इसके अनंतत: बहु हल हैं जो (0, ∞) पर संतत: अवकलनीय है
  4. इसका (0, ∞) पर कोई संतत: अवकलनीय हल नहीं है

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : इसके अनंतत: बहु हल हैं जो (0, ∞) पर संतत: अवकलनीय है

Ordinary Differential Equations Question 11 Detailed Solution

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अवधारणा :

यदि dydx=yn, n ∈ (0, 1) और y(a) = 0, a ∈ R तब अवकल समीकरण के अनंत स्वतंत्र हल होते हैं।

व्याख्या:

यहाँ dydt=y5k5k+2, k ∈ N, y(0) = 0

∵ n = 5k5k+2 < 1 ∀ k ∈ N

अतः इसके अनंत हल हैं जो (0, ∞) पर सतत रूप से अवकलनीय हैं।

विकल्प (3) सही है

Ordinary Differential Equations Question 12:

प्रारंभिक मान समस्या,  xdydx=y, y(0) = 0, x > 0 

  1. कोई हल नहीं होगा
  2. अद्वितीय हल
  3. केवल और केवल दो हल
  4. अनन्त हल

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : अनन्त हल

Ordinary Differential Equations Question 12 Detailed Solution

अवधारणा:

चर पृथक्करण अवकल समीकरण  dydx=f(x)g(y) प्रकार की प्रथम-कोटि की साधारण अवकल समीकरण है, जहां f(x) और g(y), x और y के सापेक्ष फलन हैं।

स्पष्टीकरण:

xdydx=y,  y(0) = 0, x > 0

⇒ dydx=yx

⇒ dyy=dxx

अब, दोनों पक्षों का समाकलन करने पर,

logy = logx + logc

⇒ y=cx

(0,0) से गुजरता है

⇒ 0=0

अनन्त हल

Ordinary Differential Equations Question 13:

मानें कि ℝ2 में x(t) निम्न प्रारंभिक मान समस्या का हल है

ẋ = Ax, x(0) = x0, जहां A = [5412].

निम्न में से कौन-सा वक्तव्य सत्य है?

  1. कुछ x0 ≠ 0 के लिए, x(t) परिबद्ध हल है
  2. सब x0 ≠ 0 के लिए, e−6t|x(t)| → 0 जैसे-जैसे t → ∞
  3. सब x0 ≠ 0 के लिए, e−t|x(t)| → ∞ जैसे-जैसे t → ∞
  4. सब x0 ≠ 0 के लिए, e−10t|x(t)| → 0 जैसे-जैसे t → ∞

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : सब x0 ≠ 0 के लिए, e−10t|x(t)| → 0 जैसे-जैसे t → ∞

Ordinary Differential Equations Question 13 Detailed Solution

संकल्पना:

ODE x'(t) = Ax का हल x(t) = c1ueλ1t + c2veλ2t, जहाँ u, v आइगेन मान के संगत आइगेन वेक्टर हैं λ1 और λ2 क्रमशः और c1 और c2 स्थिरांक हैं।

व्याख्या:

A = [5412]

tr(A) = 5 + 2 = 7 और det(A) = 10 - 4 = 6

आइगेन मान निम्न द्वारा दी गई हैं

λ2 - tr(A)λ + det(A) = 0

λ2 - 7λ + 6 = 0

(λ - 1)(λ - 6) = 0

λ = 1, 6

आइगेन मान λ = 1 के संगत आइगेन सदिश निम्न द्वारा दिया गया है

[4411][u1u2] = 0

u1 + u2 = 0 ⇒ u1 = - u2

आइगेन सदिश u = [11]

आइगेन मान λ = 6 के संगत आइगेन सदिश निम्न द्वारा दिया गया है

[1414][v1v2] = 0

v1 - 4v2 = 0 ⇒ v1 = 4v2

आइगेन सदिश v = [41]

इसलिए हल है

x(t) = c1[11]et + c2[41]e6t

x(t) = [c1et+4c2e6tc1et+c2e6t]

et → ∞ जैसा t → ∞ साथ ही e6t → ∞ जैसा t → ∞

इसलिए x(t) किसी भी x0 ≠ 0 के लिए बंधा हुआ हल नहीं है

(1) गलत है।

e−6t|x(t)| = [c1e5t+4c2c1e5t+c2][4c2c2], 0 की ओर प्रवृत्त नहीं होता है

इसलिए (2) गलत है।

e−t|x(t)| = [c1+4c2e5tc1+c2e5t][c1c1], t → ∞ के रूप में ∞ की ओर प्रवृत्त नहीं होता है

(3) गलत है

e−10t|x(t)| = [c1e9t+4c2e4tc1e9t+c2e4t]t → ∞ के रूप में 0 की ओर प्रवृत्त होता है, सभी x0 ≠ 0 के लिए

विकल्प (4) सही है।

Ordinary Differential Equations Question 14:

साधारण अवकल समीकरण (ODE) y' = -y2, y(0) = -1 पर विचार कीजिए। तब इसका निम्न अंतराल में अद्वितीय हल है

  1. (1/4, ∞)
  2. (1/2, ∞)
  3. (-∞, 1)
  4. (-∞, 1/2)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : (-∞, 1/2)

Ordinary Differential Equations Question 14 Detailed Solution

संकल्पना:

पिकार्ड का अस्तित्व और अद्वितीयता प्रमेयप्रारंभिक मान समस्या पर विचार कीजिए।  
y' = f(x, y), y(x0) = y0
माना f(x, y) और fy कुछ खुले आयत R = {(x, y) : a < x < b, c < y < d} में सतत फलन हैं, जिसमें बिंदु (x0, y0) समाहित है। 
तब प्रारंभिक मान समस्या (IVP) का कुछ बंद अंतराल I = [x0 - h, x0 + h], में एक अद्वितीय हल है​, जहाँ h > 0
 

स्पष्टीकरण:

y' = -y2, y(0) = -1

यहाँ f(x, y) = -y2 और fy = -2y दोनों सतत हैं, तो पिकार्ड प्रमेय के अनुसार इसका एक अद्वितीय हल होना चाहिए, जिसमें 0 हो।​

अब, y' = -y2

⇒ dyy2 = dx

दोनों पक्षों का समाकलन करने पर,

1y = x + c

y(0) = -1 का प्रयोग करने पर, हमें c = -1 प्राप्त होता है। 

अतः हल 1y = x - 1 ⇒ y = 1(x1)है। 

y, x = 1 पर परिभाषित नहीं है। 

यहाँ, अंतराल (-∞, 1) में केवल 0 है।

इसलिए IVP का अंतराल (-∞, 1)​ में अद्वितीय हल है। 

अतः (3) सही है। 

Ordinary Differential Equations Question 15:

निम्नलिखित दो प्रारंभिक मान ODEs पर विचार कीजिए:

(A) dxdt=x3,x(0)=1;

(B) dxdt=xsinx2,x(0)=2.

इन ODEs से संबंधित निम्नलिखित अभिकथन हैं:

I. (A) का हल परिमित समय में बढ़ जाता है।

II. (B) का हल परिमित समय में बढ़ जाता है।

निम्नलिखित में से कौन-सा कथन सत्य हैं?

  1. (I) तथा (II) दोनों सत्य हैं
  2. (I) सत्य हैं, लेकिन (II) असत्य हैं
  3. (I) तथा (II) दोनों असत्य हैं
  4. (I) असत्य हैं, लेकिन (II) सत्य हैं

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : (I) सत्य हैं, लेकिन (II) असत्य हैं

Ordinary Differential Equations Question 15 Detailed Solution

गणना:

(A) dxdt=x3dxx3=dt

दोनों पक्षों का समाकलन करने पर,

12x2=t+c

चूँकि, दिया गया है x(0) = 1 ⇒ 12 = 0 + c ⇒ = 12

इसलिए

12x2=t12

1x2=2t+1

x2=112t

x=±112t

अतः, |x(t)| → ∞ पर t=12

इसलिए, हल (A) एक सीमित समय में समाप्त हो जाता है।

∴ कथन (I) सत्य है।

(बी) dxdt=xsin(x2)

यहाँ |dxdt|=|xsinx2||x|

|x| जो कि फलन x का प्रवणता है, तेजी से नहीं बढ़ता है, यह धीरे-धीरे बढ़ता है।

इसलिए x सीमित समय में समाप्त नहीं होता है।

अतः, (B) का समाधान परिमित समय में नहीं निकलता है।

∴ कथन (II) असत्य है।

सही उत्तर विकल्प 2 है।

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