Q 1 :

Let a,b,c and d be positive real numbers such that a+b+c+d=11. If the maximum value of a5b3c2d is 3750β, then the value of β is        [2023]

  • 55 

     

  • 108

     

  • 90 

     

  • 110

     

(3)

Given: a+b+c+d=11

5(a5)+3(b3)+2(c2)+d11≥(a5b3c2d553322)111

⇒1≥(a5b3c2d553322)111⇒a5b3c2d≤553322

∴  Max of a5b3c2d=553322

⇒3750β=553322⇒β=90



Q 2 :

Let A1 and A2 be two arithmetic means and G1,G2,G3 be three geometric means of two distinct positive numbers. Then G14+G24+G34+G12G32 is equal to      [2023]

  • 2(A1+A2)G12G32

     

  • (A1+A2)2G1G3

     

  • (A1+A2)G12G32

     

  • 2(A1+A2)G1G3

     

(2)

Given: a,A1,A2,b be in an A.P.

∴  d=b-a3

⇒  A1=a+d=a+(b-a3)=2a+b3

and  A2=a+2d=a+2(b-a)3=a+2b3

∴   A1+A2=2a+b3+a+2b3=a+b  ...(i)

Also, let a,G1,G2,G3,b be in a G.P.

Now, ar4=b⇒r=(ba)1/4

∴  G1=a3/4b1/4,  G2=ab,  G3=a1/4b3/4

Now, G14+G24+G34+G12G32

        =a3b+a2b2+ab3+a3/2b1/2a1/2b3/2

        =a3b+ab3+a2b2+a2b2

        =ab(a2+b2)+2a2b2

        =ab(a2+b2+2ab)=(A1+A2)2·G1G3  [Using (i)]



Q 3 :

Let three real numbers a,b,c be in arithmetic progression and a+1,b,c+3 be in geometric progression. If a>10 and the arithmetic mean of a,b and c is 8, then the cube of the geometric mean of a,b and c is             [2024]

  • 316

     

  • 128

     

  • 120

     

  • 312

     

(3)

2b=a+ c                     [∵ a,b,c are in A.P.]                   ...(i)

b2=(a+1)(c+3)        [∵ a+1,b,c+3 are in G.P.]     ...(ii)

Also, a+b+c3=8        [∵ A.M. of a,b,c]                       ...(iii)

⇒3b3=8 ⇒b=8                                                     [Using (i)]

By (ii), 64=(a+1)(c+3) and by (iii), c=16-a

⇒64=(a+1)(16-a+3)

⇒a2-18a+45=0  ⇒a=15,3

∴   a=15                                                       (a≠3,as a>10)

Also, c=1

∴    [(a·b·c)1/3]3=15×8×1=120



Q 4 :

Let the range of the function f(x)=12+sin3x+cos3x,x∈ℝ be [a,b]. If α and β are respectively the A.M. and the G.M. of a and b, then αβ is equal to          [2024]

  • π

     

  • 2

     

  • π

     

  • 2

     

(4)

f(x)=12+sin3x+cos3x

Now, -2≤sin3x+cos3x≤2

12+2≤12+sin3x+cos3x≤12-2

[a,b]=[12+2,12-2]

Now, A.M. of a and b i.e., α=12[12+2+12-2]

12[44-2]=1

β=G.M. of a and b=12+2·12-2=14-2=12

So, αβ=112=2



Q 5 :

Let p,q,r are positive real numbers, such that 27pqr≥(p+q+r)3 and 3p+4q+5r=12, then p3+q4+r5=

  • 3

     

  • 6

     

  • 2

     

  • 4

     

(1)

By AM-GM,

                 p+q+r3≥pqr3

So,

                (p+q+r)3≥27pqr

But given,

                27pqr≥(p+q+r)3

Hence equality must hold:

                 (p+q+r)3=27pqr

Equality in AM-GM gives

                   p=q=r

Also,

                  3p+4q+5r=12

Therefore,

                  3p+4p+5p=12

                  12p=12⇒p=q=r=1

Thus,

                   p3+q4+r5=1+1+1=3



Q 6 :

For the function f(θ)=αtan2θ+βcot2θ and g(θ)= αsin2θ+βcos2θ, α>β>0, let min0<θ<π2f(θ)=max0<θ<πg(θ). If the first term of a G.P. is (α2β), its common ratio is (2βa) and the sum of its first 10 terms is mn, gcd (m, n) = 1, then m + n is equal to:          [2026]



(1279)

We have, f(θ)=αtan2θ+βcot2θ and g(θ)= αsin2θ+βcos2θ

Using A.M.≥G.M.

αtan2θ+βcot2θ2≥αβ

⇒ f(θ)≥2αβ

⇒ f(θ)min=2αβ

Now, g(θ)= αsin2θ+βcos2θ

                       = αsin2θ+β(1–sin2θ)

⇒ g(θ)= β+(α–β)sin2θ

⇒ g(θ)max=β+α–β=α

∴  2αβ=α

Squaring on both sides, we get

4αβ=α2 ⇒ α2–4αβ=0

α(α–4β)=0

⇒ 4β=α          [∵ α>0]

αβ=4

∴  T1=α2β=2 and common ratio

(r)=2βα=2×14=12

Sum of first 10 terms of G.P.

=2[1–(12)101–12]

=22[210–1210]=1024–1256=1023256

⇒ mn=1023256

∴  m + n = 1279