Integration by Parts Class 12
1.खण्डश: समाकलन कक्षा 12 (Integration by Parts Class 12),कक्षा 12 में खण्डशः समाकलन (Integration by Parts in Class 12):
खण्डश: समाकलन कक्षा 12 (Integration by Parts Class 12) के इस आर्टिकल में दो फलनों के गुणनफल का समाकलन वाले सवालों को हल करना सीखेंगे।
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2.खण्डश: समाकलन कक्षा 12 पर आधारित उदाहरण (Illustration Based on Integration by Parts Class 12):
1 से 22 तक के प्रश्नों के फलनों का समाकलन कीजिए।
Illustration:1. x \sin x
Solution: x \sin x \\ I=\int x \sin x d x
x को प्रथम तथा \sin x को द्वितीय फलन लेने पर:
=x \int \sin x d x-\int\left[\frac{d}{d x}(x) \int \sin x d x\right] dx \\ =-x \cos x+\int \cos x d x \\ \Rightarrow I=-x \cos x+\sin x+C
Illustration:2. x \sin 3 x
Solution: x \sin 3 x \\ I=\int x \sin 3 x d x
x को प्रथम तथा \sin 3 x को द्वितीय फलन लेने पर:
=x \int \sin 3 x d x-\int\left[\frac{d}{d x}(x) \int \sin 3 x d x\right] d x \\ =- \frac{x \cos 3 x}{3}+\int \frac{\cos 3 x}{3} d x \\ I=-\frac{1}{3} x \cos 3 x+\frac{1}{9} \sin 3 x+C
Illustration:3. x^2 e^x
Solution: x^2 e^x \\ I=\int x^2 e^x d x \\ x^2 को प्रथम तथा e^x को द्वितीय फलन लेने पर:
=x^2 \int e^x d x-\int\left[\frac{d}{d x} x^2 \int e^x d x\right] d x \\ =x^2 e^x-\int 2 x \cdot e^x d x \\ =x^2 e^x-2 x \int e^x d x+2 \int\left[\frac{d}{d x}(x) \int x^2 d x\right] d x \\ =x^2 e^x-2 x e^x+2 e^x+c \\ \Rightarrow I =x^2 e^x-2 x e^x+2 e^x+c \\ \Rightarrow I =e^x\left(x^2-2 x+2\right)+c
Illustration:4. x log x
Solution: x \log x \\ I=\int x \log x d x \\ \log x को प्रथम तथा x को द्वितीय फलन लेने पर:
=\log x \int x d x-\int\left[\frac{d}{d x} \log x \int x d x\right] d x \\ =\log x \cdot \frac{x^2}{2}-\int \frac{1}{x} \cdot \frac{x^2}{2} d x+c \\ \Rightarrow I=\frac{1}{2} x^2 \log x-\frac{1}{4} x^2+c
Illustration:5. x \log 2 x
Solution: x \log 2 x \\ I=\int x \log 2 x d x \\ \log 2 x को प्रथम तथा x को द्वितीय फलन लेने पर:
=\log 2 x \int x d x-\int\left[\frac{d}{d x}(\log 2 x) \int x d x\right] d x \\ =\log 2 x \cdot \frac{x^2}{2}-\int \frac{1}{2 x} \cdot 2 \cdot \frac{x^2}{2} d x \\ =\frac{x^2}{2} \log 2 x-\frac{1}{2} \int x d x \\ \Rightarrow I=\frac{1}{2} x^2 \log 2 x-\frac{1}{4} x^2+c
Illustration:6. x^2 \log x
Solution: x^2 \log x \\ I=\int x^2 \log x d x \\ \log x को प्रथम तथा x^2 को द्वितीय फलन लेने पर:
=\log x \int x^2 d x-\int\left[\frac{d}{d x}(\log x) \int x^2 d x\right] d x \\ =\log x \cdot \frac{x^3}{3}-\int \frac{1}{x}-\frac{x^3}{3} d x+c \\ =\frac{1}{3} x^3 \log x-\int \frac{1}{3} x^2 d x+c \\ \Rightarrow I =\frac{1}{3} x^3 \log x-\frac{1}{9} x^3+c
Illustration:7. x \sin ^{-1} x
Solution: x \sin ^{-1} x \\ I=\int x \sin ^{-1} x d x \\ \sin ^{-1} x को प्रथम तथा x को द्वितीय फलन लेने पर:
=\sin ^{-1} x \int x d x-\int\left[\frac{d}{d x}\left(\sin ^{-1} x\right) \int x d x\right] d x \\ =\sin ^{-1} x \cdot \frac{x^2}{2}-\int \frac{1}{\sqrt{1-x^2}} \cdot \frac{x^2}{2} d x \\ =\frac{1}{2} x^2 \sin ^{-1} x+\frac{1}{2} \int \frac{1-x^2-1}{\sqrt{1-x^2}} d x \\ =\frac{1}{2} x^2 \sin ^{-1} x+\frac{1}{2} \int \sqrt{1-x^2} d x-\frac{1}{2} \int \frac{1}{\sqrt{1-x^2}} d x \\ =\frac{1}{2} x^2 \sin ^{-1} x+\frac{1}{2}\left[\frac{x}{2} \sqrt{1-x^2}+ \frac{1}{2} \sin ^{-1} x\right]-\frac{1}{2} \sin ^{-1} x+c \\ \Rightarrow I=\frac{1}{2} x^2 \sin ^{-1} x+\frac{x}{4} \sqrt{1-x^2}-\frac{1}{4} \sin ^{-1} x+c
Illustration:8. x \tan ^{-1} x
Solution: x \tan ^{-1} x \\ I=\int x \tan ^{-1} x d x \\ \tan ^{-1} x को प्रथम तथा x को द्वितीय फलन लेने पर:
=\tan ^{-1} x \int x d x-\int\left[\frac{d}{d x}\left(\tan ^{-1} x\right) \int x d x\right] d x \\ =\tan ^{-1} x \cdot \frac{x^2}{2}-\int \frac{1}{1+x^2} \cdot \frac{x^2}{2} d x \\ =\frac{1}{2} x^2 \tan ^{-1} x-\frac{1}{2} \int \frac{1+x^2-1}{1+x^2} d x \\ =\frac{1}{2} x^2 \tan ^{-1} x-\frac{1}{2} \int-1 \cdot d x+\frac{1}{2} \int \frac{1}{1+x^2} d x \\ \Rightarrow I=\frac{1}{2} x^2 \tan ^{-1} x-\frac{1}{2} x+\frac{1}{2} \tan ^{-1} x+C
Illustration:9. x \cos ^{-1} x
Solution: x \cos ^{-1} x \\ I=\int x \cos ^{-1} x d x \\ \cos ^{-1} x को प्रथम तथा x को द्वितीय फलन लेने पर:
=\cos ^{-1} x \int x d x-\int\left[\frac{d}{d x}\left(\cos ^{-1} x\right) \int x d x\right] d x \\ =\cos^{-1} x \cdot \frac{x^2}{2}-\int\left(-\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}\right) -\frac{x^2}{2} d x \\ =\frac{1}{2} x^2 \cos ^{-1} x+\frac{1}{2} \int \frac{x^2}{\sqrt{1-x^2}} d x \\ =\frac{1}{2} x^2 \cos ^{-1} x-\frac{1}{2} \int \frac{1-x^2-1}{\sqrt{1-x^2}} d x \\ =\frac{1}{2} x^2 \cos ^{-1} x+\frac{1}{2} \int \frac{1}{\sqrt{1-x^2}} d x+\frac{2}{2} \int \sqrt{1-x^2} d x \\ =\frac{1}{2} x^2 \cos ^{-1} x-\frac{1}{2} \cos ^{-1} x-\frac{1}{2}\left[\frac{x}{2} \sqrt{1-x^2}+\frac{1}{2} \sin ^{-1} x\right]+C^{\prime} \\ =\frac{1}{2} x \cos ^{-1} x-\frac{1}{2} \cos ^{-1} x-\frac{1}{4} x \sqrt{1-x^2}-\frac{1}{4} \left(\frac{\pi}{2}-\cos ^{-1} x\right)+c^{\prime} \\ =\frac{1}{2} x^2 \cos ^{-1} x-\frac{1}{4} \cos ^{-1} x-\frac{1}{4} x \sqrt{1-x^2}+C \\ \Rightarrow I=\left(2 x^2-1\right) \frac{\cos^{-1} x}{4}-\frac{x}{4} \sqrt{1-x^2}+C
Illustration:10. \left(\sin ^{-1} x\right)^2
Solution: \left(\sin ^{-1} x\right)^2 \\ I=\int\left(\sin ^{-1} x\right)^2 d x \\ \left(\sin ^{-1} x\right)^2 को प्रथम तथा 1 को द्वितीय फलन लेने पर:
=\left(\sin ^{-1} x\right)^2 \int 1 \cdot d x-\int\left[\frac{d}{d x}\left(\sin ^{-1} x\right)^2 \int 1 \cdot d x\right] d x \\ =\left(\sin ^{-1} x\right)^2 \cdot x-\int \frac{2 \sin ^{-1} x}{\sqrt{1-x^2}} \cdot x d x \\ \Rightarrow I=x\left(\sin ^{-1} x\right)^2-\int \frac{2 x \sin ^{-1} x}{\sqrt{1-x^2}} d x
Put द्वितीय समाकल में \sin ^{-1} x=t \Rightarrow x=\sin t \\ \Rightarrow \frac{1}{\sqrt{1-x^2}} d x=d t \\ = x\left(\sin ^{-1} x\right)^2-2 \int t \sin t d t \\ = x\left(\sin ^{-1} x\right)^2-2 t \int \sin t d t+2 \int \left[\frac{d}{dt}(t) \int \sin t d t\right] d t \\ = x\left(\sin ^{-1} x\right)^2+2 t \cos t-2 \sin t+C
t का मान रखने पर:
=x\left(\sin ^{-1} x\right)^2+2 \sqrt{1-x^2} \sin ^{-1} x-2 x+C \\ \left[\because \sin t=x \Rightarrow \cos^{-1} x=\sqrt{1-x^2}\right] \\ \Rightarrow I=x\left(\sin ^{-1} x\right)^2+2 \sqrt{1-x^2} \sin ^{-1} x-2 x+C
Illustration:11. \frac{x \cos^{-1} x}{\sqrt{1-x^2}}
Solution: \frac{x \cos ^{-1} x}{\sqrt{1-x^2}} \\ I=\int \frac{x \cos ^{-1} x}{\sqrt{1-x^2}} d x \\ \text{ put } \cos ^{-1} x=t \Rightarrow x=\cos t \\ \Rightarrow \frac{-1}{\sqrt{1-x^2}} d x=d t \\ I=-\int t \cos t d t
t को प्रथम तथा \cos t को द्वितीय फलन लेने पर:
=-t \int \cos t d t+\int\left[\frac{d}{d t}(t) \int \cos t d t\right] d t \\ =-t \sin t+\int \sin t d t \\ =-t \sin t-\cos t+c \\ \Rightarrow I =-\sqrt{1-x^2} \cos ^{-1} x-x+c
Illustration:12. x \sec ^2 x
Solution: x \sec ^2 x \\ I=\int x \sec ^2 x d x
x को प्रथम तथा \sec ^2 x को द्वितीय फलन लेने पर:
=x \int \sec ^2 x d x-\int\left[\frac{d}{d x}(x) \int \sec ^2 x d x\right] d x \\ =x \tan x-\int \tan x d x+c \\ \Rightarrow I=x \tan x+\log |\cos x|+C
Illustration:13. \tan ^{-1} x
Solution: \tan ^{-1} x \\ I=\int \tan ^{-1} x d x \\ \tan ^{-1} x को प्रथम तथा 1 को द्वितीय फलन लेने पर:
=\tan ^{-1} x \int 1 \cdot d x-\int\left[\frac{d}{d x}\left(\tan ^{-1} x\right) \int 1 \cdot d x\right] d x \\ =\tan ^{-1} x \cdot x-\int \frac{1}{1+x^2} \cdot x d x
Put द्वितीय समाकल में 1+x^2=t \Rightarrow 2 x d x=d t \\ =x \tan ^{-1} x-\frac{1}{2} \int \frac{1}{t} d t \\ \Rightarrow I =x \tan ^{-1} x-\frac{1}{2} \log t+c \Rightarrow I=x \tan x-\frac{1}{2} \log \left(1+x^2\right) +C
Illustration:14. x(\log x)^2
Solution: x(\log x)^2 \\ I=\int x (\log x)^2 d x \\ (\log x)^2 को प्रथम तथा x को द्वितीय फलन लेने पर:
=(\log x)^2 \int x d x-\int\left[\frac{d}{d x}(\log x)^2 \int x d x\right] d x \\ =(\log x)^2 \cdot \frac{x^2}{2}-\int \frac{2 \log x}{x} \cdot \frac{x^2}{2} d x \\ =\frac{x^2}{2}(\log x)^2-\int x \log x d x
द्वितीय समाकल में \log x को प्रथम तथा x को द्वितीय फलन लेने पर:
=\frac{x^2}{2}(\log x)^2-\log x \int x d x+ \int \left[ \frac{d}{dx} (\log x) \int x dx\right] d x \\ =x^2(\log x)^2-\log x \cdot \frac{x^2}{2}+\int \frac{1}{x} \cdot \frac{x^2}{2} d x \\ =\frac{x^2}{2}(\log x)^2-\frac{x^2}{2} \log x+\frac{1}{2} \int x d x \\ \Rightarrow I =\frac{x^2}{2}(\log x)^2-\frac{x^2}{2} \log x+\frac{1}{4} x^2+c
Illustration:15. \left(x^2+1\right) \log x
Solution: \left(x^2+1\right) \log x \\ I=\int\left(x^2+1\right) \log x d x \\ \log x को प्रथम तथा \left(x^2+1\right) को द्वितीय फलन लेने पर:
=\log x \int\left(x^2+1\right) d x-\int\left[\frac{d}{d x} \log x \int\left(x^2+1\right) d x\right] dx \\ =\log x \cdot\left(\frac{x^3}{3}+x\right)-\int \frac{1}{x} \cdot\left(\frac{x^3}{3}+x\right) d x \\ =\left(\frac{x^3}{3}+x\right) \log x-\int\left(\frac{x^2}{3}+1\right) d x \\ \Rightarrow I=\left(\frac{x^3}{3}+x\right) \log x-\left(\frac{x^3}{9}+x\right)+C
Illustration:16. e^x(\sin x+\cos x)
Solution: e^x(\sin x+\cos x) \\ =\int e^x(\sin x+\cos x) d x \\ =\int e^x \sin x d x+\int e^x \cos x d x \\ \sin x को प्रथम तथा e^x को द्वितीय फलन लेने पर:
=\sin x \int e^x d x-\int\left[\frac{d}{dx} \sin x \int e^x d x\right] d x+\int e^x \cos x dx \\ =\sin x \cdot e^x-\int e^x \cos x d x+\int e^x \cos x d x+c \\ \Rightarrow I=e^x \sin x+c
Illustration:17. \frac{x e^x}{(1+x)^2}
Solution: \frac{x e^x}{(1+x)^2} \\ I=\int \frac{x e^x}{(1+x)^2} d x \\ =\int\left[\frac{1}{1+x}-\frac{1}{(1+x)^2}\right] e^x d x
इसे Question 16 की तरह भी किया जा सकता है तथा सूत्र \int e^x \left[f(x)+f^{\prime}(x)\right] d x=e^x f(x) dx+C से भी किया जा सकता है।
यहाँ f(x)=\frac{1}{1+x}, f^{\prime}(x)=-\frac{1}{(1+x)^2}
अतः I=\frac{e^x}{1+x}+c
Illustration:18. e^x\left(\frac{1+\sin x}{1+\cos x}\right)
Solution: e^x\left(\frac{1+\sin x}{1+\cos x}\right) \\ I=\int e^x\left(\frac{1+\sin x}{1+\cos x}\right) d x \\ =\int e^x\left(\frac{1+2 \sin \frac{x}{2} \cos \frac{x}{2}}{2 \cos ^2 \frac{x}{2}}\right) d x \\ \left[\because \sin x=2 \sin \frac{x}{2} \cos \frac{x}{2} \text{ तथा } 1+\cos x=2 \cos^2 \frac{x}{2}\right] \\ =\int e^x\left(\frac{1}{2} \sec ^2 \frac{x}{2}+\tan \frac{x}{2}\right) d x
माना \tan \frac{x}{2}=f(x) \Rightarrow \frac{1}{2} \sec ^2 \frac{x}{2}=f^{\prime}(x)
अतः \int e^x\left[f(x)+f^{\prime}(x)\right] d x=e^x f(x) सूत्र से
I=e^x \tan \frac{x}{2}+c
Illustration:19. e^x\left(\frac{1}{x}-\frac{1}{x^2}\right)
Solution:e^x\left(\frac{1}{x}-\frac{1}{x^2}\right) \\ I=\int e^x\left(\frac{1}{x}-\frac{1}{x^2}\right) d x
इसे \int e^x\left[f(x)+f^{\prime}(x)\right] d x=e^x f(x) सूत्र से भी किया जा सकता है परन्तु इसे प्रथम व द्वितीय फलन मानकर हल करेंगे।
I=\int \frac{e^x}{x} d x-\int \frac{e^x}{x^2} d x
प्रथम समाकल में \frac{1}{x} को प्रथम तथा e^x को द्वितीय फलन लेने पर:
=\frac{1}{x} \int e^x d x-\int\left[\frac{d}{d x}\left(\frac{1}{x}\right) \int e^x d x\right] d x-\int \frac{e^x}{x^2} d x \\ =\frac{e^x}{x}+\int \frac{e^x}{x^2} d x-\int \frac{e^x}{x^2} d x \\ \Rightarrow I=\frac{e^x}{x}+C
Illustration:20. \frac{x-3}{(x-1)^3} e^x
Solution: \frac{x-3}{(x-1)^3} e^x \\ I=\int \frac{(x-3)}{(x-1)^3} e^x d x \\ =\int \frac{(x-1-2)}{(x-1)^3} e^x d x \\ =\int\left[\frac{x-1}{(x-1)^3}-\frac{2}{(x-1)^3}\right] e^x d x \\ =\int\left[\frac{1}{(x-1)^2}-\frac{2}{(x-1)^3}\right] e^x d x
इसे भी दोनों तरीकों से किया जा सकता है।
प्रथम समाकल में \frac{1}{(x-1)^2} को प्रथम तथा e^x को द्वितीय फलन लेने पर:
=\frac{1}{(x-1)^2} \int e^x d x-\int\left[\frac{d}{dx}\frac{1}{(x-1)^2} \int e^x d x \cdot d x-\int \frac{2 e^x d x}{(x-1)^3}+c\right. \\ =\frac{e^x}{(x-1)^2}+\int \frac{2 e^x}{(x-1)^3} d x-\int \frac{2 e^x}{(x-1)^3} d x+C \\ \Rightarrow I=\frac{e^x}{(x-1)^3}+C
विकल्पतःमाना f(x)=\frac{1}{(x-1)^2} \Rightarrow f^{\prime}(x)=\frac{-2 x}{(x-1)^3} अतः \int e^x\left[f(x)+f^{\prime}(x)\right] d x=e^x f(x) सूत्र से
\Rightarrow I=\frac{e^x}{(x-1)^2}+C
Illustration:21. e^{2 x} \sin x
Solution: e^{2 x} \sin x \\ I=\int e^{2 x} \sin x d x \\ \sin x को प्रथम तथा e^{2 x} को द्वितीय फलन लेने पर:
=\sin x \int e^{2 x} d x-\int\left[\frac{d}{d x} \sin x \int e^{2 x} d x\right] d x \\ =\sin x \cdot \frac{e^{2 x}}{2}-\int \cos x \cdot \frac{e^{2 x}}{2} d x+c
पुनः \cos x को प्रथम तथा e^{2 x} को द्वितीय फलन लेने पर:
=\frac{1}{2} e^{2 x} \sin x-\frac{1}{2} \cos x \int e^{2 x} d x+\frac{1}{2} \int\left[\frac{d}{2 x} \cos x \int e^{2 x} d x\right] d x+c \\ =\frac{1}{2} e^{2 x} \sin x-\frac{1}{4} e^{2 x} \cos x-\frac{1}{4} \int e^{2 x} \sin x d x+C \\ I=\frac{1}{2} e^{2 x} \sin x-\frac{1}{4} e^{2 x} \cos x-\frac{1}{4} I+C \\ \Rightarrow I+\frac{1}{4} I=\frac{1}{2} e^{2 x} \sin x-\frac{1}{4} e^{2 x} \cos x+C \\ \Rightarrow \frac{5}{4} I=\frac{e^{2 x}}{4}(2 \sin x-\cos x)+C \\ \Rightarrow I=\frac{e^{2 x}}{5}(2 \sin x-\cos x)+C
Illustration:22. \sin ^{-1}\left(\frac{2 x}{1+x^2}\right)
Solution: \sin ^{-1}\left(\frac{2 x}{1+x^2}\right) \\ I=\int \sin ^{-1}\left(\frac{2 x}{1+x^2}\right) d x \\ \text{put } x=\tan \theta \Rightarrow d x=\sec ^2 \theta d \theta \\ =\int \sin ^{-1}\left(\frac{2 \cdot \tan \theta}{1+\tan ^2 \theta}\right) \sec ^2 \theta d \theta \\ =\int \sin ^{-1}(\sin 2 \theta) \sec ^2 \theta d \theta \\ \left[\because \frac{2 \tan \theta}{1+\tan ^2 \theta}=\sin 2 \theta\right] \\ =\int 2 \theta \sec ^2 \theta d \theta \\ \theta को प्रथम तथा \sec ^2 \theta को द्वितीय फलन लेने पर:
=2 \theta \int \sec ^2 \theta d \theta-2 \int\left[\frac{d}{d \theta}(\theta) \int \sec^2 \theta d \theta\right] d \theta+C \\ =2 \theta \tan \theta-2 \int \tan \theta d \theta+C\\ =2 \theta \tan \theta-2 \log (\sec \theta)+c \\ \theta का मान रखने पर:
=2 \tan^{-1} x \cdot \tan \left(\tan ^{-1} x\right)-2 \log (\sec \tan^{-1} x)+ C\\ \left[\because \tan ^{-1} x=\sec ^{-1}\left(1+x^2\right)\right] \\ =2 x \tan ^{-1} x-2 \log \left(\sec \sec^{-1} \left(1+x^2\right) \right)+C \\ \Rightarrow I=2 x \tan ^{-1} x-2 \log \left(1+x^2\right)+C
प्रश्न 23 एवं 24 में सही उत्तर का चयन कीजिए:
Illustration:23. \int x^2 e^{x^3} d x बराबर है:
(A) \frac{1}{3} e^{x^3}+c (B) \frac{1}{3} e^{x^2}+c
(C) \frac{1}{2} e^{x^3}+C (D) \frac{1}{2} e^{x^2}+c
Solution: \int x^2 e^{x^3} d x \\ \text{ put } x^3=t \Rightarrow 3 x^2 d x=d t \\ =\int e^t \cdot \frac{d t}{3}+C \\ =\frac{1}{3} e^t+c \\ =\frac{1}{3} e^{x^3}+c
अतः विकल्प (A) सही है।
Illustration:24. \int e^x \sec x(1+\tan x) d x बराबर है ?
(A) e^x \cos x+C (B) e^x \sec x+C
(C) e^x \sin x+C (D) e^x \tan x+C
Solution: \int e^x \sec x(1+\tan x) d x \\ =\int e^x(\sec x+\sec x \tan x) d x \\ =\int e^x \sec x d x+\int e^x \sec x \tan x d x
प्रथम समाकल में को प्रथम \sec x तथा e^x को द्वितीय फलन लेने पर और \int e^x \sec x \tan x d x को यथावत रखने पर:
=\sec x \int e^x d x-\int\left[\frac{d}{dx} \sec x e^x d x\right] d x +\int e^x \sec x \tan x d x \\ =\sec x \cdot e^x-\int e^x \sec x \tan x d x+ \int e^x \sec x \tan x d x+c \\ =e^x \sec x+C
विकल्पतः
माना f(x)=\sec x \Rightarrow f^{\prime}(x)=\sec x \tan x \\ \int e^x\left[f(x)+f^{\prime}(x)\right] d x=e^x f(x)+c सूत्र से
\because \int e^x(\sec x+\sec x \tan x) d x \\ =e^x \sec x+c
अतः विकल्प (B) सही है।
उपर्युक्त उदाहरणों के द्वारा खण्डश: समाकलन कक्षा 12 (Integration by Parts Class 12),कक्षा 12 में खण्डशः समाकलन (Integration by Parts in Class 12) को समझ सकते हैं।
3.खण्डश: समाकलन कक्षा 12 की समस्याएँ (Integration by Parts Class 12 Problems):
निम्नलिखित फलनों का x के सापेक्ष समाकलन कीजिए:
(1.) e^x\left(\log x+\frac{1}{x^2}\right)
(2.) \frac{\log x}{(1+\log x)^2}
उत्तर (Answers): (1.) e^x\left(\log x-\frac{1}{x}\right)+C
(2.) \frac{x}{(1+\log x)}+C
उपर्युक्त सवालों को हल करने पर खण्डश: समाकलन कक्षा 12 (Integration by Parts Class 12),कक्षा 12 में खण्डशः समाकलन (Integration by Parts in Class 12) को ठीक से समझ सकते हैं।
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4.खण्डश: समाकलन के कुछ विशिष्ट सूत्र (Some Specific Formulas of Integration by Parts):
(1.)I=\int e^x\left[f(x)+f^{\prime}(x) \right] d x \\=\int e^x f(x) d x+\int e^x f^{\prime}(x) d x
केवल प्रथम समाकल में e^x को दूसरा फलन लेकर खण्डशः समाकलन करने पर:
I=f(x) \int e^x d x-\int\left[\frac{d}{d x} f(x) \int e^x d x\right] d x+\int e^x \cdot f^{\prime}(x) d x \\ =f(x) \cdot e^x-\int f^{\prime}(x) \cdot e^x d x+\int e^x f^{\prime}(x) d x
अतः I=e^x f(x)+c \\ \Rightarrow \int e^x\left[f(x)+f^{\prime}(x)\right] d x=e^x f(x)+c
(2.) I=\int\left[f(\log x)+f^{\prime}(\log x)\right] d x
माना \log x=t \Rightarrow x=e^t \Rightarrow d x=e^t d t
अतः I=\int e^t\left[f(t)+f^{\prime}(t) d t\right] \\ =e^t f(t)+C [(1) से ]
=x f(\log x)+c \\ \Rightarrow \int \left[f(\log x)+f^{\prime}(\log x)\right]=x f(\log x)+C
(3.) I=\int\left[x f^{\prime}(x)+f(x)\right] d x \\ =\int x f^{\prime}(x) d x+\int f(x) d x
केवल प्रथम समाकल में x को प्रथम फलन लेकर खण्डशः समाकलन करने पर:
5.खण्डश: समाकलन कक्षा 12 (Frequently Asked Questions Related to Integration by Parts Class 12),कक्षा 12 में खण्डशः समाकलन (Integration by Parts in Class 12) से सम्बन्धित अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न:
प्रश्न:1.खण्डश: समाकलन करने का सूत्र लिखो। (Write the Formula for Integration by Parts):
उत्तर: \int f(x) g(x) d x=f(x) \int g(x) d x- \int\left[f^{\prime}(x) \int g(x) d x\right] d x
या \int u \cdot v d x=u \int v d x-\int\left[\frac{d u}{d x} \int v d x\right] d x
यहाँ u तथा v,x के दो फलन हैं।
प्रश्न:2.खण्डश: समाकलन में प्रथम तथा द्वितीय फलन का चयन कैसे करते हैं? (How to Select the First and the Second Function in Integration by Parts?):
उत्तर (1.)खण्डशः समाकलन विधि की सफलता पहले व दूसरे फलन को सही प्रकार चुनने पर निर्भर करती है।फलनों के चयन का कोई व्यापक नियम नहीं है फिर भी निम्न बिन्दुओं को ध्यान में रखना चाहिए:
(i)यदि समाकल्य x की घात तथा त्रिकोणमितीय या चरघातांकी फलनों का गुणनफल हो तो त्रिकोणमितीय या चरघातांकी फलन को द्वितीय फलन लेना चाहिए।
(ii)अकेले लघुगणकी या प्रतिलोमी त्रिकोणमितीय फलनों के समाकलन के लिए इकाई 1 को द्वितीय फलन लेना चाहिए।
(iii)आवश्यकता पड़ने पर खण्डशः समाकलन का सूत्र एक से अधिक बार भी प्रयोग में लिया जा सकता है।
(iv)खण्डशः समाकलन करते समय कभी-कभी दायीं ओर का समाकलन मूल रूप में या तो चिन्ह परिवर्तन के साथ या उसके गुणन के रूप में वापस आ जाता है।ऐसी स्थिति में समाकलन का मान पक्षान्तरण द्वारा ज्ञात किया जा सकता है।
(2.)प्रथम समाकलन का चुनाव निम्न क्रम में करने पर समाकलन ज्ञात करने में सुविधा रहती है:
(i)प्रतिलोम त्रिकोणमितीय फलन (Inverse trigonometric function)
(ii) लघुगणकीय फलन (Logarithmic function)
(iii)बीजगणितीय फलन (Algebraic function)
(iv)त्रिकोणमितीय फलन (Trigonometric function)
(v) चरघातांकी फलन (Exponential function)
(vi) अचर फलन (Constant function)
इसे ILATEC के रूप में याद रखा जा सकता है।
प्रश्न:3.क्या दो फलनों के गुणनफल की सभी स्थितियों में खण्डशः समाकलन किया जा सकता है? (Can the Product of Two Functions be Integration by Parts in All Cases?):
उत्तर:यह वर्णनीय है कि खण्डशः समाकलन दो फलनों के गुणनफल की सभी स्थितियों में प्रयुक्त नहीं है,उदाहरणार्थ की स्थिति में यह विधि काम नहीं करती है।इसका कारण यह है कि ऐसा कोई फलन अस्तित्व में नहीं है जिसका अवकलज है।
उपर्युक्त प्रश्नों के उत्तर द्वारा खण्डश: समाकलन कक्षा 12 (Integration by Parts Class 12),कक्षा 12 में खण्डशः समाकलन (Integration by Parts in Class 12) के बारे में ओर अधिक जानकारी प्राप्त कर सकते हैं।
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Integration by Parts Class 12
खण्डश: समाकलन कक्षा 12
(Integration by Parts Class 12)
Integration by Parts Class 12
खण्डश: समाकलन कक्षा 12 (Integration by Parts Class 12) के इस आर्टिकल में
दो फलनों के गुणनफल का समाकलन वाले सवालों को हल करना सीखेंगे।
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Satyam
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