Q 21 :    

The value of limnk=1nn3(n2+k2)(n2+3k2) is:            [2024]

  • 13(23-3)π8

     

  • π8(23+3)

     

  • (23+3)π24

     

  • 13π8(43+3)

     

(4)

Let L=limnk=1nn3(n2+k2)(n2+3k2)

=limnk=1nn3n4(1+k2n2)(1+3k2n2)

=limn1nk=1n1(1+k2n2)(1+3k2n2)=01dx(1+x2)(1+3x2)

=01[-12(x2+1)+32(3x2+1)]dx

=-12011x2+1dx+320113x2+1dx

=-12011x2+1dx+12011x2+(13)2dx

=-12[tan-1x]01+32[tan-13x]01

=-12[π4-0]+32[π3-0]=-π8+π23

=π23-π8=π2(13-14)=π(4-3)83

=π(4-3)(4+3)83(4+3)=13π8(43+3)



Q 22 :    

Let f:RR be defined as f(x)=ae2x+bex+cx. If f(0)=-1, f'(loge2)=21 and0loge4(f(x)-cx)dx=392, then the value of |a+b+c| equals            [2024]

  • 12

     

  • 16

     

  • 8

     

  • 10

     

(3)

Given, f(x)=ae2x+bex+cx

f(0)=a(1)+b(1)+c(0)

a+b=-1                                          ...(i)

Also, f'(x)=2ae2x+bex+c

f'(loge2)=8a+2b+c=21           ...(ii)

Now, 0loge4(f(x)-cx)dx

=0loge4(ae2x+bex)dx=a2(16-1)+b(4-1)

=15a2+3b=392=9a2+3(a+b)=392  

9a2=392+3                                              (Since, a+b=1)

9a2=452 a=5

From (i) and (ii), we get b=-6 and c=-7



Q 23 :    

Let f:RR be a function defined by f(x)=x(1+x4)1/4, and g(x)=f(f(f(f(x)))). Then 18025x2g(x)dx is equal to        [2024]

  • 36

     

  • 42

     

  • 39

     

  • 33

     

(3)

We have, f(x)=x(1+x4)1/4 and g(x)=f(f(f(x)))

  f(f(f(f(x))))=x(1+4x4)1/4=g(x)

Now, 025x2g(x)dx=025x2·x(1+4x4)1/4dx

=025x3(1+4x4)1/4dx

Put 1+4x4=t416x3dx=4t3dt

=1413t2dt=112(27-1)=2612=136

  18025x2g(x)dx=18×136=39



Q 24 :    

Let a and b be real constants such that the function f defined by f(x)={x2+3x+a,x1bx+2,x>1 be differentiable on R. Then, the value of -22f(x)dx equals             [2024]

  • 196

     

  • 21

     

  • 17

     

  • 156

     

(3)

We have, f(x)={x2+3x+a,x1bx+2,x>1

Since, f(x) be differentiable on R.

So, f(x) be continuous at x=1.

  limx1-f(x)=limx1+f(x)=f(1)

limh0f(1-h)=limh0f(1+h)=f(1)

a+4=b+2b=a+2                                   ...(i)

Also, Lf'(1)=Rf'(1)

5=b

  a=3 and b=5       (Using (i))

Now, -22f(x)dx=-21(x2+3x+3)dx+12(5x+2)dx

=(x33+3x22+3x)-21+(5x22+2x)12

=13(1+8)+32(1-4)+3(1+2)+52(4-1)+2(2-1)

=3-92+9+152+2=17



Q 25 :    

Let y=f(x) be a thrice differentiable function in (-5,5). Let the tangents to the curve y=f(x) at (1,f(1)) and (3,f(3)) make angles π/6 and π/4, respectively with the positive x-axis. If 2713((f'(t))2+1)f''(t)dt=α+β3 where α,β are integers, then the value of α+β equals                 [2024]

  • - 14

     

  • 36

     

  • - 16

     

  • 26

     

(4)

We have, f'(1)=tanπ6=13

f'(3)=tanπ4=1

Now, let I=13((f'(t))2+1)f''(t)dt

where f'(t)=u

f''(t)dt=du

  I=1/31(u2+1)du

          =(u33+u)1/31=43-1093=43-10327

27I=36-103

  α=36 and β=-10

  α+β=36-10=26



Q 26 :    

Let a be the sum of all coefficients in the expansion of (1-2x+2x2)2023(3-4x2+2x3)2024 and b=limx0(0xlog(1+t)t2024+1dtx2). If the equations cx2+dx+e=0 and 2bx2+ax+4=0 have a common root, where c,d,eR, then d:c:e equals        [2024] 

  • 2 : 1 : 4

     

  • 4 : 1 : 4

     

  • 1 : 1 : 4

     

  • 1 : 2 : 4

     

(3)

a=1, b=limx0(0xlog(1+t)t2024+1x2)

Using L-Hopital's Rule

              b=limx0log(1+x)2x(x2024+1)=12.

Then, x2+x+4=0 (non-real)                                           ...(i)

and cx2+dx+e=0                                                          ...(ii)

Both equation (i) and (ii) have a common root

So, c1=d1=e4

So, d:c:e is equal to 1:1:4

 



Q 27 :    

Let f,g:(0,)R be two functions defined by f(x)=-xx(|t|-t2)e-t2dt and g(x)=0x2t1/2e-tdt. Then, the value of 9(f(loge9)+g(loge9)) is equal to            [2024]

  • 8

     

  • 10

     

  • 9

     

  • 6

     

(1)

We have, f(x)=-xx(|t|-t2)e-t2dt

f(x)=20x(t-t2)e-t2dt

=2[0xte-t2dt-0xt2e-t2dt]=[1-e-x2-20xt2e-t2dt]

Let t2=p2t·dt=dp

dt=dp2p

  f(x)=1-e-x2-20x2p·e-p2pdp

=1-e-x2-0x2pe-pdp=1-e-x2-g(x)

f(x)+g(x)=1-e-x2

Now, f(loge9)+g(loge9)=1-e-loge9=1-19=89

  9(f(loge9)+g(loge9))=8



Q 28 :    

If 0π4sin2x1+sinxcosxdx=1aloge(a3)+πb3, where a,bN, then a+b is equal to ______ .                [2024]



(8)

Let I=0π4sin2x1+sinxcosxdx

=0π4sin2xsin2x+cos2x+sinxcosxdx

I=0π4tan2x1+tanx+tan2xdx

        =0π4tan2x·sec2x dx(1+tan2x)(1+tanx+tan2x)

Let tanx=tsec2xdx=dt

I=01t2(1+t2)(1+t+t2)dt=01(t1+t2-t1+t+t2)dt

=12012t1+t2dt-0112(2t+1)-121+t+t2dt

=12ln2-12ln3+1201dx(x+12)2+34

=12ln23+12·23[tan-12x+13]01=12ln23+13(π3-π6)

=12ln23+13·π6     a=2,b=6  

  a+b=8

 



Q 29 :    

If f(t)=0π2xdx1-cos2tsin2x,0<t<π, then the value of 0π/2π2dtf(t) equals ______ .             [2024]



(1)

f(t)=0π2x1-cos2tsin2xdx                                   ...(i)

f(t)=20π(π-x)1-cos2tsin2(π-x)dx

f(t)=20π(π-x)1-cos2tsin2xdx                               ...(ii)

Adding (i) and (ii), we get

2f(t)=20ππ1-cos2tsin2xdx

f(t)=20π/2πdx1-cos2t+sin2x

On dividing the numerator and denominator by cos2x, we get

f(t)=2π0π/2sec2xdxsec2x-cos2t tan2x

Put tanx=v  sec2xdx=dv

When x=0,t=0

When x=π2,t=

   f(t)=2π0dvv2+1-cos2tv2

=2π0dv1+(vsint)2=2π[tan-1(vsint)sint]0

=2ππ2sint=π2sint

  0π/2π2dtf(t)=0π/2sintdt=[-cost]0π/2=1



Q 30 :    

Let rk=01(1-x7)kdx01(1-x7)k+1dx, kN. Then the value of k=11017(rk-1) is equal to _______ .            [2024]



(65)

Let Ik=011(1-x7)kdx

=[(1-x7)kx]01+7k01(1-x7)k-1x7dx

-7k01(1-x7)k-1((1-x7)-1)dx=-7kIk+7kIk-1

Ik(7k+1)=7k Ik-1Ik+1(7k+8)=7(k+1)Ik

IkIk+1=7k+87k+7rk=7k+87k+7

rk-1=17(k+1)7(rk-1)=1k+1

   k=11017(rk-1)=k=110(k+1)=11×122-1=65