Topic Question Set


Q 1 :

Let A={x∈ℝ:[x+3]+[x+4]≤3},

B={x∈ℝ:3x(∑r=1∞310r)x-3<3-3x},

where [t] denotes greatest integer function. Then,                [2023]

  • A∩B=ϕ

     

  • B⊂C,A≠B

     

  • A⊂B,A≠B

     

  • A=B

     

(4)

We have, [x+3]+[x+4]≤3

⇒[x]+3+[x]+4≤3⇒2[x]≤-4⇒[x]≤-2

⇒x∈(-∞,-1) 

Now,
3x(∑r=1∞(310r))x-3<3-3x⇒3x(13)x-3<3-3x

⇒3x·33-x<3-3x⇒33<3-3x⇒3<-3x⇒x<-1

⇒x∈(-∞,-1)  ∴Both sets A and B are equal.



Q 2 :

Let the sets A and B denote the domain and range respectively of the function f(x)=1⌈x⌉-x, where ⌈x⌉ denotes the smallest integer greater than or equal to x. Then among the statements

(S1):A∩B=(1,∞)-N and

(S2): A∪B=(1,∞)                                                 [2023]

  • only (S1) is true 

     

  • both (S1) and (S2) are true

     

  • only (S2) is true 

     

  • neither (S1) nor (S2) is true

     

(1)

f(x)=1⌈x⌉-x

If x∈I, ⌈x⌉=[x] (greatest integer function) 

If x∉I, ⌈x⌉=[x]+1

⇒f(x)={1[x]-x,x∈I1[x]+1-x,x∉I

⇒f(x)={1-{x},x∈I  (does not exist)-11-{x},x∉I

⇒Domain of f(x)=R-I

Now, f(x)=11-{x},  x∉I

⇒0<{x}<1⇒0<1-{x}<1 ⇒11-{x}>1

⇒Range=(1,∞)⇒A=R-I and B=(1,∞)

So, A∩B=(1,∞)-N ⇒A∪B≠(1,∞)

⇒S1 is true.



Q 3 :

If f(x)=(tan1o)x+loge(123)xloge(1234)-(tan1o),x>0, then the least value of f(f(x))+f(f(4x)) is                      [2023]

  • 4

     

  • 2

     

  • 0

     

  • 8

     

(1)

Let f(x)=Ax+BCx-A

f(f(x))= A(Ax+BCx-A)+BC(Ax+BCx-A)-A=A2x+BCxBC+A2=x  …(i)

f(f(4x))=4x  [From (i)]

∴   f(f(x))+f(f(4x))=x+4x≥4   [Using A.M.≥G.M.]



Q 4 :

The number of integral solutions x of log(x+72)(x-72x-3)2≥0 is                     [2023]

  • 6

     

  • 8 

     

  • 5

     

  • 7

     

(1)

 



Q 5 :

The domain of the function f(x)=1[x]2-3[x]-10 is (where [x] denotes the greatest integer less than or equal to x).             [2023]

  •  (-∞,-3]∪(5,∞)

     

  • (-∞,-2)∪[6,∞)

     

  • (-∞,-3]∪[6,∞)

     

  • (-∞,-2)∪(5,∞)

     

(2)

[x]2-3[x]-10>0

⇒[x]2-5[x]+2[x]-10>0 ⇒([x]-5)([x]+2)>0

⇒[x]<-2 or [x]>5 ⇒x<-2 or x≥6

⇒x∈(-∞,-2)∪[6,∞)



Q 6 :

For x∈ℝ, two real valued functions f(x) and g(x) are such that, g(x)=x+1 and fog(x)=x+3-x. Then f(0) is equal to                 [2023]

  • 5

     

  • 1

     

  • 0

     

  • - 3

     

(*)

For x∈R, f(x) and g(x) are real-valued functions.

g(x)=x+1  and  fog(x)=x+3-x

fog(x)=x+3-x⇒f(g(x))=x+3-x

=(x+1)2-3(x+1)+5

=[g(x)]2-3[g(x)]+5  (∵g(x)=x+1)

So, f(x)=x2-3x+5

∴f(0)=0-3×0+5=5

Note: But if we consider the domain of the composite function fog(x), then f(0) will not be defined as g(x) can’t be equal to zero.



Q 7 :

Let f:R-{0,1}→ℝ be a function such that f(x)+f(11-x)=1+x. Then f(2) is equal to                 [2023]

  •  73

     

  • 92 

     

  • 94

     

  •  74

     

(3)

f(x)+f(11-x)=1+x

x=2⇒f(2)+f(-1)=3               …(i)

x=-1⇒f(-1)+f(12)=0         …(ii)

x=12⇒f(12)+f(2)=32              …(iii)

(i)+(iii)-(ii)⇒2f(2)=92     ∴  f(2)=94

 



Q 8 :

The equation x2-4x+[x]+3=x[x], where [x] denotes the greatest integer function, has                 [2023]

  • no solution

     

  • exactly two solutions in (-∞,∞)

     

  • a unique solution in (-∞,1)

     

  • a unique solution in (-∞,∞)

     

(4)

x2-4x+[x]+3=x[x]

⇒x2-x[x]-(x-[x])+3(x-1)=0

⇒x(x-[x])-1(x-[x])-3(x-1)=0

⇒(x-1)(x-[x])-3(x-1)=0

⇒(x-1)(x-[x]-3)=0

⇒(x-1)({x}-3)=0⇒x=1 as {x}≠3



Q 9 :

If f(x)=22x22x+2,x∈R, then

f(12023)+f(22023)+....+f(20222023) is equal to                               [2023]

  • 1011

     

  • 2010 

     

  • 1010 

     

  • 2011

     

(1)

Given, f(x)=22x22x+2=4x4x+2

f(1-x)=41-x41-x+2

Now, f(x)+f(1-x)=4x4x+2+4(1-x)4(1-x)+2

f(x)+f(1-x)=4x4x+2+41-x41-x+2=4x4x+2+44+2(4x)

                         =4x4x+2+22+4x=1

f(12023)+f(22023)+…+f(20222023)

=f(12023)+f(22023)+f(32023) +…+f(1-32023)+f(1-22023)+f(1-12023)

=1+1+1+…+1 (1011 times)=1011



Q 10 :

Let f(x) be a function such that f(x+y)=f(x)·f(y) for all x,y∈N. If f(1)=3 and ∑k=1nf(k)=3279, then the value of n is             [2023]

  • 8

     

  • 6 

     

  • 7

     

  • 9

     

(3)

f(x+y)=f(x)·f(y) ∀x,y∈N

Put x=y=1, f(2)=32;  Put x=2,y=1

f(3)=33, f(4)=34 and so on.

Now, ∑k=1nf(k)=3279⇒3+32+33+…+3n=3279

⇒3(3n-1)3-1=3279⇒3n=2187   ∴  n=7



Q 11 :

The number of functions f:{1,2,3,4}→{a∈:Z|a|≤8} satisfying f(n)+1nf(n+1)=1, ∀n∈{1,2,3} is                [2023]

  • 2

     

  • 1

     

  • 4

     

  • 3

     

(1)

f:{1,2,3,4}→{a∈Z:|a|≤8}

f(n)+1nf(n+1)=1,  ∀n∈{1,2,3}

f(n+1) must be divisible by n

f(4)⇒ -6, -3, 0, 3, 6 

f(3)⇒ -8, -6, -4, -2, 0, 2, 4, 6, 8 

f(2)⇒ -8, ................, 8 

f(1)⇒ -8, ..............  , 8

f(4)3 must be odd since f(3) is even.

∴ Only two solutions possible.

f(4)f(3)f(2)f(1)-32013010



Q 12 :

Let f(x)=2xn+λ,λ∈R,n∈N, and f(4)=133,f(5)=255. Then the sum of all the positive integer divisors of (f(3)-f(2)) is        [2023]

  • 59

     

  • 60

     

  • 61

     

  • 58

     

(2)

f(x)=2xn+λ, λ∈R, n∈N

f(4)=2(4)n+λ=133                 ...(i)

f(5)=2(5)n+λ=255                 ...(ii)

(ii) - (i), we get

⇒f(5)-f(4)=2(5)n-2(4)n=122;  5n-4n=61

which gives n=3. 

Then f(3)=2(3)3+λ, f(2)=2(2)3+λ

f(3)=54+λ,f(2)=16+λ. So, f(3)-f(2)=38

Positive divisions of 38 are 1, 2, 19, 38 and whose sum = 1 + 2 + 19 + 38 = 60

 



Q 13 :

Let f:R→R be a function defined by f(x)=logm{2(sinx-cosx)+m-2}, for some m, such that the range of f is [0, 2]. Then the value of m is         [2023]

  • 3 

     

  • 5 

     

  • 4

     

  • 2

     

(2)

Since, -2≤sinx-cosx≤2

∴  -2≤2(sinx-cosx)≤2

Let  2(sinx-cosx)=t

        -2≤t≤2                              ...(i)

       f(x)=logm(t+m-2)

We have, 0≤f(x)≤2

⇒ 0≤logm(t+m-2)≤2

       1≤t+m-2≤m 

       -m+3≤t≤2                     ...(ii)

From (i) and (ii), we get -m+3=-2  ⇒  m=5



Q 14 :

Let f:R→R  be a function such that f(x)=x2+2x+1x2+1. Then               [2023]

  •  f(x) is many-one in (-∞,-1)

     

  • f(x) is one-one in (-∞,∞)

     

  •  f(x) is many-one in (1,∞)

     

  •  f(x) is one-one in [1,∞) but not in (-∞,∞)

     

(4)

Given, f(x)=x2+2x+1x2+1

So, f(x)=1+2xx2+1

f'(x)=(x2+1)·2-2x×2x(x2+1)2

=2-2x2(x2+1)2=2(1-x2)(x2+1)2

The graph of the function is, By horizontal line test, we can say that

f(x) is one-one in [1,∞) but not in (-∞,∞).

 



Q 15 :

The domain of f(x)=log(x+1)(x-2)e2logex-(2x+3),x∈ℝ is                  [2023]

  • (2,∞)-{3} 

     

  • ℝ-{3}

     

  • ℝ-{-1,3}

     

  • (-1,∞)-{3}

     

(1)

Given, f(x)=log(x+1)(x-2)e2logex-(2x+3)   =log(x+1)(x-2)x2-2x-3

Logarithmic function will be defined

     x-2>0⇒x>2  and  x+1>0⇒x>-1

⇒x+1≠1⇒x≠0  and  x>0

In denominator, x2-2x-3≠0

⇒(x-3)(x+1)≠0⇒x≠-1,3.

So, x∈(2,∞)-{3}



Q 16 :

Consider a function f:ℕ→ℝ, satisfying f(1)+2f(2)+3f(3)+...+xf(x)=x(x+1)f(x);x≥2 with f(1)=1. Then 1f(2022)+1f(2028) is equal to         [2023]

  • 8400 

     

  • 8200 

     

  • 8100 

     

  • 8000

     

(3)

Let us consider a function f:N→R satisfying  

f(1)+2f(2)+3f(3) …+xf(x)=x(x+1)f(x)

where x≥2 with f(1)=1. We have for x≥2

f(1)+2f(2)+3f(3)+…+xf(x)=x(x+1)f(x)

Now we will replace x by (x+1), we get

x(x+1)f(x)+(x+1)f(x+1)=(x+1)(x+2)f(x+1)

⇒xf(x+1)+1f(x)=x+2f(x) ⇒xf(x)=(x+1)f(x+1) x≥2

f(2)=14,  f(3)=16

Now, f(2022)=14044

Similarly, f(2028)=14056

So, 1f(2022)+1f(2028)=4044+4056=8100



Q 17 :

The range of the function f(x)=3-x+2+x is                   [2023]

  • [22,11] 

     

  • [5,10]

     

  • [5,13]

     

  • [2,7]

     

(2)

Given, f(x)=3-x+2+x

Let y=3-x+2+x

⇒y2=3-x+2+x+23-x2+x

=5+26+x-x2

=5+2254-(x-12)2

ymax2 when (x-12)2=0

∴  ymax2=5+2×52=10  ⇒  ymax=10

ymin2 when 254-(x-12)2=0⇒ymin=5

Range of f(x)=[5,10]



Q 18 :

If the domain of the function f(x)=[x]1+x2, where [x] is greatest integer ≤x, is [2,6), then its range is          [2023]

  • (537,25]

     

  • (526,25]-{929,27109,1889,953}

     

  • (526,25]

     

  • (537,25]-{929,27109,1889,953}

     

(1)

We have, f(x)=[x]1+x2 and domain =[2,6)

∴  f(x)={21+x2;[2,3)31+x2;[3,4)41+x2;[4,5)51+x2;[5,6)

For x∈[2,6), f(x)>0 and it is a decreasing function.

At x=2, f(x)=25 and at x=6, f(x)=537

Hence, Range =(537,25]



Q 19 :

Let f:R-{2,6}→R be real valued function defined as f(x)=x2+2x+1x2-8x+12. Then range of f is               [2023]

  • (-∞,-214]∪[214,∞)

     

  • (-∞,-214]∪[0,∞)

     

  • (-∞,-214)∪(0,∞)

     

  • (-∞,-214]∪[1,∞)

     

(2)

Let y=x2+2x+1x2-8x+12

By cross multiplying, we get

yx2-8xy+12y-x2-2x-1=0

⇒x2(y-1)-x(8y+2)+(12y-1)=0

Case I: When y≠1; D≥0

⇒(8y+2)2-4(y-1)(12y-1)≥0

⇒y(4y+21)>0

⇒y∈(-∞,-214]∪[0,∞)-{1}

Case II: When y=1

x2+2x+1=x2-8x+12

⇒10x=11

⇒x=1110

So, y can be 1. Hence, y∈(-∞,-214]∪[0,∞)



Q 20 :

If domain of the function

loge(6x2+5x+12x-1)+cos-1(2x2-3x+43x-5) is (α,β)∪(γ,δ], then 18(α2+β2+γ2+δ2) is equal to ____________.           [2023]



(20)

For domain, 6x2+5x+12x-1>0

⇒(3x+1)(2x+1)2x-1>0 ⇒x∈(-12,-13)∪(12,∞)      ...(A)

and  

⇒2x2-13x-5≥0  and  2x2-6x+93x-5≤0⇒3x-5<0

⇒x∈[-12,12]∪(53,∞)  ...(B)        

       x<53             ...(C)

∴   A∩B∩C≡(-12,-13)∪(12,12]

So, 18(α2+β2+γ2+δ2) =18(14+19+14+12)

                                                =18+2=20



Q 21 :

Let R = {a, b, c, d, e} and S = {1, 2, 3, 4}. Total number of onto functions f:R→S such that f(a)≠1, is equal to ________ .         [2023]



(180)

Total onto functions

=45-C14×35+C24×25-C34×15=240

Now, when f(a)=1

⌊4+⌊4⌊2⌊2×⌊3=24+36=60

So, required number of onto functions =240-60=180



Q 22 :

Let a, b, c be three distinct positive real numbers such that (2a)logea=(bc)logeb and bloge2=alogec.

Then 6a + 5bc is equal to _____________ .              [2023]



(8)

(2a)logea=(bc)logeb,  where 2a>0 and bc>0

⇒logea(loge2+logea)=logeb(logeb+logec)   ...(i)

Also, bloge2=alogec

⇒loge2logeb=logeclogea                                      ...(ii)

Let loge2=α, logea=x, logeb=y, and logec=z

∴ From (i) and (ii), we get x(α+x)=y(y+z) and αy=xz

⇒ x(xzy+x)=y(y+z)                    [∵ α=xzy]

⇒ x2(z+y)=y2(y+z)

⇒ y+z=0 or x2=y2⇒x=-y        [∵ x=y is not possible]

⇒ bc=1 or ab=1

Now, bc=1⇒2alogea=1⇒a=1 or 12

Case - 1: Distinct possible values of a,b,c can be (12,p,1p), where p≠1,2,12

∴ 6a+5bc=6(12)+5(p)(1p)=3+5=8

Case - 2:(a,b,c) can be (p,1p,12), where p≠(1,2,12)

So, in this case infinite answers are possible.

 



Q 23 :

Let A = {1, 2, 3, 4, 5} and B = {1, 2, 3, 4, 5, 6}. Then the number of functions f:A→B satisfying f(1)+f(2)=f(4)-1 is equal to __________ .         [2023]



(360)

We have, A={1,2,3,4,5}; B={1,2,3,4,5,6}

Also, f(1)+f(2)=f(4)-1⇒f(1)+f(2)+1=f(4)

Here, f(4)≤6

         f(1)+f(2)+1≤6

        f(1)+f(2)≤5

At  f(1)=1, then, f(2)=1,2,3,4⇒4 mappings,

     f(1)=2, then, f(2)=1,2,3⇒3 mappings,

    f(1)=3, then, f(2)=1,2⇒2 mappings

    f(1)=4, then, f(2)=1⇒1 mapping

f(3) and f(5) have 6 mappings each.

∴Total number of functions=10×6×6=360



Q 24 :

Let [α] denote the greatest integer ≤α. Then [1]+[2]+[3]+...+[120] is equal to __________ .           [2023]



(825)

∑r=1120[r]=∑r=131+∑r=482+∑r=9153+∑r=16254+…+∑r=81999+∑r=10012010

=3(1)+5(2)+7(3)+9(4)+…+21(10)

=∑r=110(2r+1)r=2×10×11×216+10×112

=10×112×15=825

 



Q 25 :

For some a, b, c∈N, let f(x)=ax-3 and g(x)=xb+c,x∈R. If (fog)-1(x)=(x-72)1/3, then (fog)(ac) + (gof)(b) is equal to ___________ .          [2023]



(2039)

Given, f(x)=ax-3, g(x)=xb+c and (fog)-1(x)=(x-72)13

Let fog(x)=h-1(x). So, h-1(x)=(x-72)1/3

Let y=(x-72)1/3 ⇒ y3=x-72⇒x=2y3+7

∴     h(x)=fog(x)=2x3+7

Now, fog(x)=a(xb+c)-3⇒2x3+7=a(xb+c)-3

Comparing the coefficients of like powers, we get

a=2, b=3 and c=5

So, fog(ac)=fog(10)=2(10)3+7=2007

      g[f(x)]= (ax-3)b+c=(2x-3)3+5

      gof(b)=(2(3)-3)3+5=27+5=32

∴ fog(ac)+gof(b)=2007+32=2039

 



Q 26 :

Suppose f is a function satisfying f(x+y)=f(x)+f(y) for all x,y∈ℕ and f(1)=15. If ∑n=1mf(n)n(n+1)(n+2)=112, then m is equal to ___________ .    [2023]



(10)

Given f(x+y)=f(x)+f(y) and f(1)=15

So, f(2)=f(1)+f(1)=25;  f(3)=f(2)+f(1)=35

∴∑n=1mf(n)n(n+1)(n+2)=15∑n=1m(1n+1-1n+2)

     =15(12-13+13-14+…+1m+1-1m+2)

      =15(12-1m+2)=m10(m+2)=112

      ∴m=10



Q 27 :

Let S = {1, 2, 3, 4, 5, 6}. Then the number of one-one functions f:S→P(S), where P(S) denote the power set of S, such that f(n)⊂f(m) where n<m is __________ .   [2023]



(3240)

 



Q 28 :

Let f1(x)=3x+22x+3,x∈R-{-32}

 

For n≥2, define fn(x)=f1ofn-1(x).

 

If f5(x)=ax+bbx+a,gcd(a,b)=1, then a + b is equal to _________ .              [2023]



(3125)

We have, f1(x)=3x+22x+3,  x∈ℝ-{-23}

f2(x)=13x+1212x+13;  f3(x)=63x+6262x+63

∴   f5(x)=1563x+15621562x+1563=ax+bbx+a

∴   a+b=1563+1562=3125

 



Q 29 :

Let A = {1, 2, 3, 5, 8, 9}. Then the number of possible functions f:A→A such that f(m·n)=f(m)·f(n) for every m,n∈A with m·n∈A is equal to __________________ .    [2023]



(432)

Let A={1,2,3,5,8,9}

f(m·n)=f(m)·f(n) for every m,n∈A and m·n∈A

Clearly, f(1)=1, i.e. f(3)=1or 3

Total functions = 1×6×2×6×6×1=432



Q 30 :

Let f(x)=x5+2ex/4 for all x∈R. Consider a function g(x) such that (gof) (x)=x for all x∈R. Then the value of 8g'(2) is               [2024]

  • 4

     

  • 16

     

  • 8

     

  • 2

     

(2)

   We have, (gof)(x)=x⇒g(f(x))=x

   Differentiating w.r.t. x, we get

   g'(f(x))·f'(x)=1⇒g'(f(x))=1f'(x)

   Now, f(x)=x5+2ex/4⇒f'(x)=5x4+12ex/4

   ∴     f'(0)=12, f(0)=2⇒g'(2)=2

   Hence, 8g'(2)=16