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CLASS 12 MATHS · CHAPTER 6

Application of Derivativesअवकलज के अनुप्रयोगApplication of Derivatives

Rate of change of quantities, increasing and decreasing functions, maxima and minima (first and second derivative tests) and absolute maximum/minimum on a closed interval — NCERT Chapter 6, in easy words.राशियों के परिवर्तन की दर, वर्धमान और ह्रासमान फलन, उच्चतम और निम्नतम (प्रथम और द्वितीय अवकलज परीक्षण) तथा संवृत अंतराल में निरपेक्ष उच्चतम/निम्नतम मान — NCERT अध्याय 6, आसान शब्दों में।Rate of change, increasing aur decreasing functions, maxima aur minima (first aur second derivative test) aur closed interval mein absolute maximum/minimum — NCERT Chapter 6, aasaan shabdon mein.

In this chapterइस अध्याय मेंIs chapter mein

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All sections (NCERT order)सभी खंड (NCERT क्रम)Saare sections (NCERT order)
  1. 6.1IntroductionपरिचयIntroduction
  2. 6.2Rate of Change of Quantitiesराशियों के परिवर्तन की दरQuantities ke badalne ki dar (Rate of change)
  3. 6.3Increasing and Decreasing Functionsवर्धमान और ह्रासमान फलनIncreasing aur Decreasing functions
  4. 6.4Maxima and Minimaउच्चतम और निम्नतमMaxima aur Minima
  5. 6.4.1Maximum and Minimum Values of a Function in a Closed Intervalसंवृत अंतराल में फलन के उच्चतम और निम्नतम मानClosed interval mein function ki maximum aur minimum values
  6. Miscellaneous Examplesविविध उदाहरणMiscellaneous Examples
  7. Formula sheetसूत्र-पत्रFormula sheet
  8. Quick revisionत्वरित पुनरावृत्तिQuick revision

6.1IntroductionपरिचयIntroduction

🌱 Start here🌱 यहाँ से शुरू कीजिए🌱 Yahan se shuru kijiyeIn Chapter 5 you learnt how to find a derivative. This chapter is about what a derivative is good for. Think of the speedometer of a bike: it tells how fast the distance is changing at this very moment. A derivative is exactly that kind of "speedometer" for any quantity — area, volume, cost, profit.अध्याय 5 में आपने सीखा कि अवकलज कैसे निकालते हैं। यह अध्याय बताता है कि अवकलज किस काम आता है। बाइक के स्पीडोमीटर के बारे में सोचिए: वह बताता है कि दूरी इसी क्षण कितनी तेज़ी से बदल रही है। अवकलज किसी भी राशि — क्षेत्रफल, आयतन, लागत, लाभ — का ठीक ऐसा ही "स्पीडोमीटर" है।Chapter 5 mein aapne seekha ki derivative kaise nikaalte hain. Ye chapter batata hai ki derivative kis kaam aata hai. Bike ke speedometer ke baare mein sochiye: wo batata hai ki distance isi pal kitni tezi se badal raha hai. Derivative kisi bhi quantity — area, volume, cost, profit — ka bilkul aisa hi "speedometer" hai.

In this chapter we use the derivative (i) to find the rate of change of quantities, (ii) to find intervals on which a function is increasing or decreasing, and (iii) to find turning points of a graph — points where the function has its largest or smallest value (locally) — and the absolute largest/smallest value on a closed interval.इस अध्याय में हम अवकलज का प्रयोग (i) राशियों के परिवर्तन की दर ज्ञात करने, (ii) यह ज्ञात करने कि फलन किन अंतरालों में वर्धमान या ह्रासमान है, और (iii) ग्राफ़ के वर्तन बिंदु (turning points) ज्ञात करने में करेंगे — वे बिंदु जहाँ फलन का (स्थानीय रूप से) सबसे बड़ा या सबसे छोटा मान होता है — और संवृत अंतराल पर निरपेक्ष सबसे बड़ा/छोटा मान।Is chapter mein hum derivative ka use (i) quantities ke rate of change nikaalne, (ii) ye pata karne ki function kin intervals mein increasing ya decreasing hai, aur (iii) graph ke turning points dhoondhne mein karenge — wo points jahan function ki (locally) sabse badi ya sabse chhoti value hoti hai — aur closed interval par absolute sabse badi/chhoti value.

The book's introduction still names "tangents and normals" and "approximations", but the current NCERT book has no sections on them. This page covers exactly what the book now contains: 6.2 rate of change, 6.3 increasing and decreasing functions, 6.4 maxima and minima (with 6.4.1 closed interval).पुस्तक के परिचय में अभी भी "स्पर्श रेखाएँ और अभिलंब" तथा "सन्निकटन" का नाम है, पर वर्तमान NCERT पुस्तक में इनके कोई अनुभाग नहीं हैं। यह पेज ठीक वही पढ़ाता है जो अब पुस्तक में है: 6.2 परिवर्तन की दर, 6.3 वर्धमान और ह्रासमान फलन, 6.4 उच्चतम और निम्नतम (6.4.1 संवृत अंतराल सहित)।Book ke introduction mein abhi bhi "tangents aur normals" aur "approximations" ka naam hai, par current NCERT book mein inke koi sections nahi hain. Ye page bilkul wahi padhata hai jo ab book mein hai: 6.2 rate of change, 6.3 increasing aur decreasing functions, 6.4 maxima aur minima (6.4.1 closed interval ke saath).

6.2Rate of Change of Quantitiesराशियों के परिवर्तन की दरQuantities ke badalne ki dar (Rate of change)

🌱 Start here🌱 यहाँ से शुरू कीजिए🌱 Yahan se shuru kijiyeBlow air into a balloon. Every second its radius grows a little — and its volume grows too, but faster when the balloon is already big. "How fast is the volume growing right now?" is a rate-of-change question, and the derivative answers it.गुब्बारे में हवा भरिए। हर सेकंड उसकी त्रिज्या थोड़ी बढ़ती है — और आयतन भी बढ़ता है, पर गुब्बारा पहले से बड़ा हो तो ज़्यादा तेज़ी से। "इस समय आयतन कितनी तेज़ी से बढ़ रहा है?" — यह परिवर्तन की दर का प्रश्न है, और अवकलज इसका उत्तर देता है।Balloon mein hawa bhariye. Har second uska radius thoda badhta hai — aur volume bhi badhta hai, par balloon pehle se bada ho to zyada tezi se. "Is waqt volume kitni tezi se badh raha hai?" — ye rate of change ka sawaal hai, aur derivative iska jawab deta hai.

Recall that \dfrac{ds}{dt} means the rate of change of distance s with respect to time t. In the same way, if y = f(x), then \dfrac{dy}{dx} (or f'(x)) is the rate of change of y with respect to x, and \left(\dfrac{dy}{dx}\right)_{x = x_0} (or f'(x_0)) is the rate of change of y with respect to x at x = x_0.याद कीजिए कि \dfrac{ds}{dt} का अर्थ है समय t के सापेक्ष दूरी s के परिवर्तन की दर। इसी प्रकार, यदि y = f(x) हो, तो \dfrac{dy}{dx} (या f'(x)) x के सापेक्ष y के परिवर्तन की दर है, और \left(\dfrac{dy}{dx}\right)_{x = x_0} (या f'(x_0)), x = x_0 पर x के सापेक्ष y के परिवर्तन की दर है।Yaad kijiye ki \dfrac{ds}{dt} ka matlab hai time t ke saapeksh distance s ke badalne ki dar. Isi tarah, agar y = f(x) ho, to \dfrac{dy}{dx} (ya f'(x)) x ke respect mein y ka rate of change hai, aur \left(\dfrac{dy}{dx}\right)_{x = x_0} (ya f'(x_0)), x = x_0 par x ke respect mein y ka rate of change hai.

If x and y both change with another variable t, i.e. x = f(t) and y = g(t), then by the Chain Rule \dfrac{dy}{dx} = \dfrac{dy/dt}{dx/dt}, if \dfrac{dx}{dt} \ne 0. So the rate of change of y with respect to x can be found from the rates of change of y and of x, both with respect to t.यदि x और y दोनों किसी अन्य चर t के साथ बदलते हैं, अर्थात् x = f(t) और y = g(t), तो शृंखला नियम से \dfrac{dy}{dx} = \dfrac{dy/dt}{dx/dt}, यदि \dfrac{dx}{dt} \ne 0। अतः x के सापेक्ष y के परिवर्तन की दर, t के सापेक्ष y और x दोनों के परिवर्तन की दरों से निकाली जा सकती है।Agar x aur y dono kisi aur variable t ke saath badalte hain, yaani x = f(t) aur y = g(t), to Chain Rule se \dfrac{dy}{dx} = \dfrac{dy/dt}{dx/dt}, agar \dfrac{dx}{dt} \ne 0. Yaani x ke respect mein y ka rate, t ke respect mein y aur x dono ke rates se nikal sakta hai.

\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{dy/dt}{dx/dt},\quad \dfrac{dx}{dt} \ne 0
Chain Rule for ratesदरों के लिए शृंखला नियमRates ke liye Chain Rule
A growing circle: how fast does the area grow?बढ़ता हुआ वृत्त: क्षेत्रफल कितनी तेज़ी से बढ़ता है?Badhta hua circle: area kitni tezi se badhta hai?NCERT Example 3 · 5 tappable partsOpen
How to solve any rate problem(1) Name the quantities and write a formula linking them (e.g. A = \pi r^2). (2) Differentiate both sides with respect to time t using the chain rule. (3) Put in the given rate and the given instant (e.g. r = 10 cm) only at the end. (4) Write the unit: (unit of the quantity) per (unit of time).परिवर्तन की दर का कोई भी प्रश्न कैसे हल करें(1) राशियों के नाम रखिए और उन्हें जोड़ने वाला सूत्र लिखिए (जैसे A = \pi r^2)। (2) शृंखला नियम से दोनों पक्षों का समय t के सापेक्ष अवकलन कीजिए। (3) दी गई दर और दिया गया क्षण (जैसे r = 10 cm) सबसे अंत में रखिए। (4) मात्रक लिखिए: (राशि का मात्रक) प्रति (समय का मात्रक)।Rate ka koi bhi sawaal kaise solve karein(1) Quantities ke naam rakhiye aur unhe jodne wala formula likhiye (jaise A = \pi r^2). (2) Chain rule se dono sides ko time t ke respect mein differentiate kijiye. (3) Di gayi rate aur diya gaya pal (jaise r = 10 cm) sabse aakhir mein daaliye. (4) Unit likhiye: (quantity ki unit) per (time ki unit).
Example 1Find the rate of change of the area of a circle per second with respect to its radius r when r = 5 cm.उदाहरण 1वृत्त के क्षेत्रफल के परिवर्तन की दर उसकी त्रिज्या r के सापेक्ष ज्ञात कीजिए, जब r = 5 cm है।Example 1Circle ke area ka rate of change uske radius r ke respect mein nikaaliye, jab r = 5 cm ho.
Solution — step by step (3)हल — चरण दर चरण (3)Hal — step by step (3)
  1. Area of a circle of radius r.त्रिज्या r वाले वृत्त का क्षेत्रफल।Radius r wale circle ka area.
    A = \pi r^2
  2. Rate of change of A with respect to r = derivative of A with respect to r.r के सापेक्ष A के परिवर्तन की दर = r के सापेक्ष A का अवकलज।r ke respect mein A ka rate = r ke respect mein A ka derivative.
    \dfrac{dA}{dr} = \dfrac{d}{dr}(\pi r^2) = 2\pi r
  3. Put r = 5 only now, after differentiating.अवकलन के बाद ही अब r = 5 रखिए।Differentiate karne ke baad hi ab r = 5 daaliye.
    \left(\dfrac{dA}{dr}\right)_{r = 5} = 2\pi(5) = 10\pi

✔ The area changes at the rate of 10\pi cm² per cm of radius (the book prints the unit as cm²/s; the answers at the end of the book use cm²/cm for this type).क्षेत्रफल 10\pi cm² प्रति cm त्रिज्या की दर से बदलता है (पुस्तक में मात्रक cm²/s छपा है; पुस्तक के अंत के उत्तरों में ऐसे प्रश्नों का मात्रक cm²/cm है)।Area 10\pi cm² per cm radius ki dar se badalta hai (book mein unit cm²/s chhapa hai; book ke end ke answers mein aise sawaalon ki unit cm²/cm hai).

Example 2The volume of a cube is increasing at a rate of 9 cubic centimetres per second. How fast is the surface area increasing when the length of an edge is 10 centimetres?उदाहरण 2एक घन का आयतन 9 घन सेंटीमीटर प्रति सेकंड की दर से बढ़ रहा है। जब किनारे की लंबाई 10 सेंटीमीटर है, तो उसका पृष्ठ क्षेत्रफल किस दर से बढ़ रहा है?Example 2Ek cube ka volume 9 cubic cm per second ki dar se badh raha hai. Jab edge ki length 10 cm hai, to surface area kitni tezi se badh raha hai?
Solution — step by step (4)हल — चरण दर चरण (4)Hal — step by step (4)
  1. Let the edge be x; V = volume, S = surface area. x changes with time t.किनारा x मान लीजिए; V = आयतन, S = पृष्ठ क्षेत्रफल। x समय t के साथ बदलता है।Edge ko x maan lijiye; V = volume, S = surface area. x time t ke saath badalta hai.
    V = x^3,\quad S = 6x^2,\quad \dfrac{dV}{dt} = 9\ \text{cm}^3/\text{s}
  2. Differentiate V = x^3 with respect to t (chain rule).V = x^3 का t के सापेक्ष अवकलन कीजिए (शृंखला नियम)।V = x^3 ko t ke respect mein differentiate kijiye (chain rule).
    9 = \dfrac{dV}{dt} = 3x^2\,\dfrac{dx}{dt} \;\Rightarrow\; \dfrac{dx}{dt} = \dfrac{3}{x^2}
  3. Differentiate S = 6x^2 with respect to t and use the result above.S = 6x^2 का t के सापेक्ष अवकलन कीजिए और ऊपर का परिणाम रखिए।S = 6x^2 ko t ke respect mein differentiate kijiye aur upar wala result daaliye.
    \dfrac{dS}{dt} = 12x\,\dfrac{dx}{dt} = 12x \cdot \dfrac{3}{x^2} = \dfrac{36}{x}
  4. Now put the edge length 10 cm.अब किनारे की लंबाई 10 cm रखिए।Ab edge ki length 10 cm daaliye.
    x = 10:\quad \dfrac{dS}{dt} = \dfrac{36}{10} = 3.6

✔ The surface area is increasing at 3.6 cm²/s.पृष्ठ क्षेत्रफल 3.6 cm²/s की दर से बढ़ रहा है।Surface area 3.6 cm²/s ki dar se badh raha hai.

Example 3A stone is dropped into a quiet lake and waves move in circles at a speed of 4 cm per second. At the instant, when the radius of the circular wave is 10 cm, how fast is the enclosed area increasing?उदाहरण 3एक स्थिर झील में एक पत्थर डाला जाता है और तरंगें वृत्तों में 4 cm प्रति सेकंड की गति से चलती हैं। जब वृत्ताकार तरंग की त्रिज्या 10 cm है, तो उस क्षण घिरा हुआ क्षेत्रफल कितनी तेज़ी से बढ़ रहा है?Example 3Shaant jheel mein ek patthar daala jaata hai aur lehrein circles mein 4 cm per second ki speed se chalti hain. Jab circular wave ka radius 10 cm hai, us pal ghira hua area kitni tezi se badh raha hai?
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. A = \pi r^2; differentiate with respect to time by the chain rule.A = \pi r^2; शृंखला नियम से समय के सापेक्ष अवकलन कीजिए।A = \pi r^2; chain rule se time ke respect mein differentiate kijiye.
    \dfrac{dA}{dt} = \dfrac{d}{dr}(\pi r^2)\cdot\dfrac{dr}{dt} = 2\pi r\,\dfrac{dr}{dt}
  2. The wave front moves at 4 cm/s, so the radius grows at 4 cm/s.तरंग 4 cm/s से आगे बढ़ती है, इसलिए त्रिज्या 4 cm/s से बढ़ती है।Wave 4 cm/s se aage badhti hai, isliye radius 4 cm/s se badhta hai.
    \dfrac{dr}{dt} = 4\ \text{cm/s},\quad r = 10:\ \dfrac{dA}{dt} = 2\pi(10)(4) = 80\pi

✔ The enclosed area is increasing at 80\pi cm²/s when r = 10 cm.r = 10 cm पर घिरा क्षेत्रफल 80\pi cm²/s की दर से बढ़ रहा है।r = 10 cm par ghira area 80\pi cm²/s ki dar se badh raha hai.

Note (NCERT): \dfrac{dy}{dx} is positive if y increases as x increases, and negative if y decreases as x increases.टिप्पणी (NCERT): यदि x के बढ़ने पर y बढ़ता है तो \dfrac{dy}{dx} धनात्मक होता है, और यदि x के बढ़ने पर y घटता है तो ऋणात्मक।Note (NCERT): Agar x badhne par y badhta hai to \dfrac{dy}{dx} positive hota hai, aur agar x badhne par y ghatta hai to negative.
Example 4The length x of a rectangle is decreasing at the rate of 3 cm/minute and the width y is increasing at the rate of 2 cm/minute. When x = 10 cm and y = 6 cm, find the rates of change of (a) the perimeter and (b) the area of the rectangle.उदाहरण 4एक आयत की लंबाई x, 3 cm/मिनट की दर से घट रही है और चौड़ाई y, 2 cm/मिनट की दर से बढ़ रही है। जब x = 10 cm और y = 6 cm हैं, तब आयत के (a) परिमाप और (b) क्षेत्रफल में परिवर्तन की दर ज्ञात कीजिए।Example 4Ek rectangle ki length x, 3 cm/minute ki dar se ghat rahi hai aur width y, 2 cm/minute ki dar se badh rahi hai. Jab x = 10 cm aur y = 6 cm hain, to rectangle ke (a) perimeter aur (b) area ka rate of change nikaaliye.
Solution — step by step (3)हल — चरण दर चरण (3)Hal — step by step (3)
  1. Length is decreasing, so its rate gets a minus sign.लंबाई घट रही है, इसलिए उसकी दर ऋणात्मक है।Length ghat rahi hai, isliye uski rate negative hai.
    \dfrac{dx}{dt} = -3\ \text{cm/min},\quad \dfrac{dy}{dt} = 2\ \text{cm/min}
  2. (a) Perimeter.(a) परिमाप।(a) Perimeter.
    P = 2(x + y) \Rightarrow \dfrac{dP}{dt} = 2\left(\dfrac{dx}{dt} + \dfrac{dy}{dt}\right) = 2(-3 + 2) = -2
  3. (b) Area — product rule, then x = 10, y = 6.(b) क्षेत्रफल — गुणनफल नियम, फिर x = 10, y = 6।(b) Area — product rule, phir x = 10, y = 6.
    A = xy \Rightarrow \dfrac{dA}{dt} = \dfrac{dx}{dt}\,y + x\,\dfrac{dy}{dt} = (-3)(6) + 10(2) = 2

✔ (a) The perimeter changes at -2 cm/min (it is decreasing). (b) The area changes at 2 cm²/min (it is increasing).(a) परिमाप -2 cm/मिनट की दर से बदलता है (घट रहा है)। (b) क्षेत्रफल 2 cm²/मिनट की दर से बदलता है (बढ़ रहा है)।(a) Perimeter -2 cm/min ki dar se badalta hai (ghat raha hai). (b) Area 2 cm²/min ki dar se badalta hai (badh raha hai).

In economics, marginal cost is the instantaneous rate of change of total cost with respect to output, and marginal revenue is the rate of change of total revenue with respect to the number of items sold.अर्थशास्त्र में सीमांत लागत उत्पादन के सापेक्ष कुल लागत के परिवर्तन की तात्क्षणिक दर है, और सीमांत आय बेची गई वस्तुओं की संख्या के सापेक्ष कुल आय के परिवर्तन की दर है।Economics mein marginal cost = output ke respect mein total cost ka instant rate of change, aur marginal revenue = beche gaye items ki sankhya ke respect mein total revenue ka rate of change.

Example 5The total cost C(x) in Rupees, associated with the production of x units of an item is given by C(x) = 0.005x^3 - 0.02x^2 + 30x + 5000. Find the marginal cost when 3 units are produced, where by marginal cost we mean the instantaneous rate of change of total cost at any level of output.उदाहरण 5किसी वस्तु की x इकाइयों के उत्पादन से संबंधित कुल लागत C(x) (रुपयों में) C(x) = 0.005x^3 - 0.02x^2 + 30x + 5000 से प्रदत्त है। सीमांत लागत ज्ञात कीजिए जब 3 इकाई उत्पादित की जाती हैं, जहाँ सीमांत लागत से हमारा अभिप्राय किसी स्तर पर उत्पादन के सापेक्ष कुल लागत में तात्क्षणिक परिवर्तन की दर से है।Example 5Kisi item ki x units banane ki total cost C(x) (Rupees mein) C(x) = 0.005x^3 - 0.02x^2 + 30x + 5000 hai. Jab 3 units banti hain tab marginal cost nikaaliye (marginal cost = output ke respect mein total cost ka instant rate of change).
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. Differentiate the cost with respect to output x.लागत का उत्पादन x के सापेक्ष अवकलन कीजिए।Cost ko output x ke respect mein differentiate kijiye.
    MC = \dfrac{dC}{dx} = 0.005(3x^2) - 0.02(2x) + 30
  2. Put x = 3.x = 3 रखिए।x = 3 daaliye.
    x = 3:\ MC = 0.015(9) - 0.04(3) + 30 = 0.135 - 0.12 + 30 = 30.015

✔ Marginal cost ≈ ₹ 30.02 (exactly ₹ 30.015).सीमांत लागत ≈ ₹ 30.02 (ठीक ₹ 30.015)।Marginal cost ≈ ₹ 30.02 (exact ₹ 30.015).

Example 6The total revenue in Rupees received from the sale of x units of a product is given by R(x) = 3x^2 + 36x + 5. Find the marginal revenue, when x = 5, where by marginal revenue we mean the rate of change of total revenue with respect to the number of items sold at an instant.उदाहरण 6किसी उत्पाद की x इकाइयों के विक्रय से प्राप्त कुल आय रुपयों में R(x) = 3x^2 + 36x + 5 से प्रदत्त है। जब x = 5 हो तो सीमांत आय ज्ञात कीजिए, जहाँ सीमांत आय से हमारा अभिप्राय किसी क्षण बेची गई वस्तुओं के सापेक्ष कुल आय के परिवर्तन की दर से है।Example 6Kisi product ki x units bechne se mila total revenue (Rupees mein) R(x) = 3x^2 + 36x + 5 hai. x = 5 par marginal revenue nikaaliye (marginal revenue = beche gaye items ke respect mein revenue ka rate of change).
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. Differentiate revenue with respect to x.आय का x के सापेक्ष अवकलन कीजिए।Revenue ko x ke respect mein differentiate kijiye.
    MR = \dfrac{dR}{dx} = 6x + 36
  2. Put x = 5.x = 5 रखिए।x = 5 daaliye.
    x = 5:\ MR = 6(5) + 36 = 66

✔ Marginal revenue = ₹ 66.सीमांत आय = ₹ 66।Marginal revenue = ₹ 66.

Loading experiment…
⚠️ Mistakes that cost marks⚠️ ग़लतियाँ जिनसे अंक कटते हैं⚠️ Galtiyan jinse marks katte hain(1) Put the given value (like r = 10) after differentiating — putting it first turns r into a constant and gives derivative 0. (2) A decreasing quantity has a negative rate: write \dfrac{dx}{dt} = -3, not 3. (3) Always write the unit; "with respect to r" gives cm²/cm, "per second" gives cm²/s. (4) Differentiate with respect to the same variable on both sides.(1) दिया गया मान (जैसे r = 10) अवकलन के बाद रखिए — पहले रख देने से r अचर बन जाता है और अवकलज 0 आता है। (2) घटती राशि की दर ऋणात्मक होती है: \dfrac{dx}{dt} = -3 लिखिए, 3 नहीं। (3) मात्रक हमेशा लिखिए; "r के सापेक्ष" से cm²/cm, "प्रति सेकंड" से cm²/s। (4) दोनों पक्षों का अवकलन एक ही चर के सापेक्ष कीजिए।(1) Di gayi value (jaise r = 10) differentiate karne ke baad daaliye — pehle daal di to r constant ban jaata hai aur derivative 0 aata hai. (2) Ghatti quantity ki rate negative hoti hai: \dfrac{dx}{dt} = -3 likhiye, 3 nahi. (3) Unit hamesha likhiye; "r ke respect mein" se cm²/cm, "per second" se cm²/s. (4) Dono sides ko ek hi variable ke respect mein differentiate kijiye.
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(Exercise 6.1, Q2) The volume of a cube is increasing at the rate of 8 cm³/s. How fast is the surface area increasing when the length of an edge is 12 cm?(प्रश्नावली 6.1, प्र. 2) एक घन का आयतन 8 cm³/s की दर से बढ़ रहा है। जब किनारा 12 cm है, तो पृष्ठ क्षेत्रफल किस दर से बढ़ रहा है?(Exercise 6.1, Q2) Cube ka volume 8 cm³/s se badh raha hai. Edge 12 cm ho tab surface area kitni tezi se badh raha hai?

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\dfrac{8}{3} cm²/s (since \dfrac{dS}{dt} = 12x\cdot\dfrac{8}{3x^2} = \dfrac{32}{x}, at x = 12).\dfrac{8}{3} cm²/s (क्योंकि \dfrac{dS}{dt} = 12x\cdot\dfrac{8}{3x^2} = \dfrac{32}{x}, x = 12 पर)।\dfrac{8}{3} cm²/s (kyunki \dfrac{dS}{dt} = 12x\cdot\dfrac{8}{3x^2} = \dfrac{32}{x}, x = 12 par).

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(Exercise 6.1, Q8) A balloon, which always remains spherical, is inflated by pumping in 900 cm³ of gas per second. Find the rate at which the radius increases when the radius is 15 cm.(प्रश्नावली 6.1, प्र. 8) हमेशा गोलाकार रहने वाले गुब्बारे में 900 cm³ गैस प्रति सेकंड भरी जाती है। त्रिज्या 15 cm होने पर त्रिज्या बढ़ने की दर ज्ञात कीजिए।(Exercise 6.1, Q8) Hamesha spherical rehne wale balloon mein 900 cm³ gas per second bhari jaati hai. Radius 15 cm ho tab radius kis dar se badhta hai?

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\dfrac{1}{\pi} cm/s (from 900 = 4\pi r^2\,\dfrac{dr}{dt} with r = 15).\dfrac{1}{\pi} cm/s (900 = 4\pi r^2\,\dfrac{dr}{dt} में r = 15 रखकर)।\dfrac{1}{\pi} cm/s (900 = 4\pi r^2\,\dfrac{dr}{dt} mein r = 15 daalkar).

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(Exercise 6.1, Q10) A 5 m ladder leans against a wall. Its foot is pulled away from the wall at 2 cm/s. How fast is its height on the wall decreasing when the foot is 4 m from the wall?(प्रश्नावली 6.1, प्र. 10) 5 m लंबी सीढ़ी दीवार के सहारे झुकी है। उसका निचला सिरा 2 cm/s की दर से दीवार से दूर खींचा जाता है। जब निचला सिरा दीवार से 4 m दूर है, तो दीवार पर ऊँचाई किस दर से घट रही है?(Exercise 6.1, Q10) 5 m ki seedhi deewar se tiki hai. Neeche ka sira 2 cm/s se deewar se door kheecha jaata hai. Jab sira deewar se 4 m door hai, deewar par height kis dar se ghat rahi hai?

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\dfrac{8}{3} cm/s (from x^2 + y^2 = 25: x\,\dfrac{dx}{dt} = -y\,\dfrac{dy}{dt} with x = 4, y = 3).\dfrac{8}{3} cm/s (x^2 + y^2 = 25 से: x\,\dfrac{dx}{dt} = -y\,\dfrac{dy}{dt}, x = 4, y = 3)।\dfrac{8}{3} cm/s (x^2 + y^2 = 25 se: x\,\dfrac{dx}{dt} = -y\,\dfrac{dy}{dt}, x = 4, y = 3).

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(Exercise 6.1, Q11) A particle moves along the curve 6y = x^3 + 2. Find the points on the curve at which the y-coordinate is changing 8 times as fast as the x-coordinate.(प्रश्नावली 6.1, प्र. 11) एक कण वक्र 6y = x^3 + 2 के अनुगत गति कर रहा है। वक्र के उन बिंदुओं को ज्ञात कीजिए जहाँ y-निर्देशांक, x-निर्देशांक की तुलना में 8 गुना तीव्रता से बदल रहा है।(Exercise 6.1, Q11) Ek particle curve 6y = x^3 + 2 par chal raha hai. Wo points nikaaliye jahan y-coordinate, x-coordinate se 8 guna tezi se badal raha hai.

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(4, 11) and \left(-4, -\dfrac{31}{3}\right) (from \dfrac{x^2}{2} = 8).(4, 11) और \left(-4, -\dfrac{31}{3}\right) (\dfrac{x^2}{2} = 8 से)।(4, 11) aur \left(-4, -\dfrac{31}{3}\right) (\dfrac{x^2}{2} = 8 se).

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(Exercise 6.1, Q14) Sand pours from a pipe at 12 cm³/s and forms a cone whose height is always one-sixth of the base radius. How fast is the height increasing when the height is 4 cm?(प्रश्नावली 6.1, प्र. 14) एक पाइप से रेत 12 cm³/s की दर से गिरकर शंकु बनाती है जिसकी ऊँचाई सदैव आधार की त्रिज्या का छठा भाग है। ऊँचाई 4 cm होने पर ऊँचाई किस दर से बढ़ रही है?(Exercise 6.1, Q14) Pipe se ret 12 cm³/s ki dar se girkar cone banati hai jiski height hamesha base radius ka chhatha hissa hai. Height 4 cm ho tab height kis dar se badh rahi hai?

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\dfrac{1}{48\pi} cm/s (here r = 6h, so V = 12\pi h^3 and 12 = 36\pi h^2\,\dfrac{dh}{dt}).\dfrac{1}{48\pi} cm/s (यहाँ r = 6h, अतः V = 12\pi h^3 और 12 = 36\pi h^2\,\dfrac{dh}{dt})।\dfrac{1}{48\pi} cm/s (yahan r = 6h, to V = 12\pi h^3 aur 12 = 36\pi h^2\,\dfrac{dh}{dt}).

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(Exercise 6.1, Q15) C(x) = 0.007x^3 - 0.003x^2 + 15x + 4000. Find the marginal cost when 17 units are produced.(प्रश्नावली 6.1, प्र. 15) C(x) = 0.007x^3 - 0.003x^2 + 15x + 4000। 17 इकाइयों के उत्पादन पर सीमांत लागत ज्ञात कीजिए।(Exercise 6.1, Q15) C(x) = 0.007x^3 - 0.003x^2 + 15x + 4000. 17 units par marginal cost nikaaliye.

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₹ 20.967 (C'(x) = 0.021x^2 - 0.006x + 15 at x = 17).₹ 20.967 (x = 17 पर C'(x) = 0.021x^2 - 0.006x + 15)।₹ 20.967 (x = 17 par C'(x) = 0.021x^2 - 0.006x + 15).

6.3Increasing and Decreasing Functionsवर्धमान और ह्रासमान फलनIncreasing aur Decreasing functions

🌱 Start here🌱 यहाँ से शुरू कीजिए🌱 Yahan se shuru kijiyeWalk along a graph from left to right, like walking on a hill road. If you keep going up, the function is increasing there; if you keep going down, it is decreasing. For f(x) = x^2: to the left of the origin the graph goes down (decreasing for x < 0), to the right it goes up (increasing for x > 0).ग्राफ़ पर बाएँ से दाएँ चलिए, जैसे पहाड़ी सड़क पर चलते हैं। अगर आप ऊपर चढ़ते जाते हैं तो वहाँ फलन वर्धमान है; नीचे उतरते जाते हैं तो ह्रासमान। f(x) = x^2 में: मूलबिंदु के बाईं ओर ग्राफ़ नीचे जाता है (x < 0 के लिए ह्रासमान), दाईं ओर ऊपर जाता है (x > 0 के लिए वर्धमान)।Graph par left se right chaliye, jaise pahadi sadak par chalte hain. Agar aap upar chadhte ja rahe hain to wahan function increasing hai; neeche utar rahe hain to decreasing. f(x) = x^2 mein: origin ke left mein graph neeche jaata hai (x < 0 ke liye decreasing), right mein upar jaata hai (x > 0 ke liye increasing).
📘 Definition (NCERT)📘 परिभाषा (NCERT)📘 Definition (NCERT)Definition 1Let I be an interval contained in the domain of a real valued function f. Then f is said to be (i) increasing on I if x_1 < x_2 in I \Rightarrow f(x_1) \le f(x_2) for all x_1, x_2 \in I; (ii) decreasing on I if x_1 < x_2 in I \Rightarrow f(x_1) \ge f(x_2) for all x_1, x_2 \in I; (iii) constant on I if f(x) = c for all x \in I, where c is a constant; (iv) strictly increasing on I if x_1 < x_2 in I \Rightarrow f(x_1) < f(x_2) for all x_1, x_2 \in I; (v) strictly decreasing on I if x_1 < x_2 in I \Rightarrow f(x_1) > f(x_2) for all x_1, x_2 \in I.परिभाषा 1मान लीजिए I किसी वास्तविक मान फलन f के प्रांत में अंतर्विष्ट एक अंतराल है। तब f (i) I पर वर्धमान है यदि I में x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) \le f(x_2), सभी x_1, x_2 \in I के लिए; (ii) I पर ह्रासमान है यदि I में x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) \ge f(x_2), सभी x_1, x_2 \in I के लिए; (iii) I पर अचर है यदि सभी x \in I के लिए f(x) = c, जहाँ c एक अचर है; (iv) I पर निरंतर वर्धमान है यदि I में x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) < f(x_2); (v) I पर निरंतर ह्रासमान है यदि I में x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) > f(x_2), सभी x_1, x_2 \in I के लिए।Definition 1Maan lijiye I kisi real valued function f ke domain mein ek interval hai. Tab f (i) I par increasing hai agar I mein x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) \le f(x_2), sabhi x_1, x_2 \in I ke liye; (ii) I par decreasing hai agar x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) \ge f(x_2); (iii) I par constant hai agar sabhi x \in I ke liye f(x) = c (c ek constant); (iv) I par strictly increasing hai agar x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) < f(x_2); (v) I par strictly decreasing hai agar x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) > f(x_2), sabhi x_1, x_2 \in I ke liye.
📘 Definition (NCERT)📘 परिभाषा (NCERT)📘 Definition (NCERT)Definition 2Let x_0 be a point in the domain of definition of a real valued function f. Then f is said to be increasing, decreasing at x_0 if there exists an open interval I containing x_0 such that f is increasing, decreasing, respectively, in I.परिभाषा 2मान लीजिए x_0 वास्तविक मान फलन f के प्रांत में एक बिंदु है। तब f, x_0 पर वर्धमान, ह्रासमान कहलाता है यदि x_0 को अंतर्विष्ट करने वाला एक ऐसा विवृत अंतराल I विद्यमान है कि I में f क्रमशः वर्धमान, ह्रासमान है।Definition 2Maan lijiye x_0 real valued function f ke domain ka ek point hai. Tab f, x_0 par increasing, decreasing kehlata hai agar x_0 ko contain karne wala aisa open interval I ho jismein f kramashah increasing, decreasing ho.
Example 7Show that the function given by f(x) = 7x - 3 is increasing on \mathbb{R}.उदाहरण 7दिखाइए कि f(x) = 7x - 3 द्वारा प्रदत्त फलन \mathbb{R} पर वर्धमान है।Example 7Dikhaiye ki f(x) = 7x - 3 wala function \mathbb{R} par increasing hai.
Solution — step by step (1)हल — चरण दर चरण (1)Hal — step by step (1)
  1. Take any two real numbers x_1 < x_2; multiplying by the positive number 7 and subtracting 3 keep the order.कोई भी दो वास्तविक संख्याएँ x_1 < x_2 लीजिए; धनात्मक संख्या 7 से गुणा करने और 3 घटाने पर क्रम नहीं बदलता।Koi bhi do real numbers x_1 < x_2 lijiye; positive number 7 se guna karne aur 3 ghataane par order nahi badalta.
    x_1 < x_2 \Rightarrow 7x_1 < 7x_2 \Rightarrow 7x_1 - 3 < 7x_2 - 3 \Rightarrow f(x_1) < f(x_2)

✔ By Definition 1, f is strictly increasing (so also increasing) on \mathbb{R}.परिभाषा 1 से f, \mathbb{R} पर निरंतर वर्धमान (अतः वर्धमान भी) है।Definition 1 se f, \mathbb{R} par strictly increasing (isliye increasing bhi) hai.

📐 Theorem📐 प्रमेय📐 TheoremTheorem 1 (first derivative test for increasing/decreasing)Let f be continuous on [a, b] and differentiable on the open interval (a, b). Then (a) f is increasing in [a, b] if f'(x) > 0 for each x \in (a, b); (b) f is decreasing in [a, b] if f'(x) < 0 for each x \in (a, b); (c) f is a constant function in [a, b] if f'(x) = 0 for each x \in (a, b).प्रमेय 1मान लीजिए f, [a, b] पर संतत और विवृत अंतराल (a, b) पर अवकलनीय है। तब (a) [a, b] में f वर्धमान है यदि प्रत्येक x \in (a, b) के लिए f'(x) > 0; (b) [a, b] में f ह्रासमान है यदि प्रत्येक x \in (a, b) के लिए f'(x) < 0; (c) [a, b] में f एक अचर फलन है यदि प्रत्येक x \in (a, b) के लिए f'(x) = 0।Theorem 1Maan lijiye f, [a, b] par continuous aur open interval (a, b) par differentiable hai. Tab (a) [a, b] mein f increasing hai agar har x \in (a, b) ke liye f'(x) > 0; (b) [a, b] mein f decreasing hai agar har x \in (a, b) ke liye f'(x) < 0; (c) [a, b] mein f constant function hai agar har x \in (a, b) ke liye f'(x) = 0.

Why it works (proof of (a), NCERT): take x_1 < x_2 in [a, b]. By the Mean Value Theorem there is a c between them with f(x_2) - f(x_1) = f'(c)(x_2 - x_1). Here f'(c) > 0 and x_2 - x_1 > 0, so f(x_2) > f(x_1). Remark (NCERT): more generally, if f'(x) > 0 for x in an interval excluding the end points and f is continuous in the interval, then f is increasing (and similarly for decreasing).यह क्यों सही है (भाग (a) की उपपत्ति, NCERT): [a, b] में x_1 < x_2 लीजिए। माध्यमान प्रमेय से इनके बीच एक c है जिसके लिए f(x_2) - f(x_1) = f'(c)(x_2 - x_1)। यहाँ f'(c) > 0 और x_2 - x_1 > 0, अतः f(x_2) > f(x_1)। टिप्पणी (NCERT): अधिक व्यापक रूप में, यदि अंत्य बिंदुओं को छोड़कर किसी अंतराल में f'(x) > 0 हो और f उस अंतराल में संतत हो, तो f वर्धमान है (इसी प्रकार ह्रासमान के लिए)।Ye kyun sahi hai (part (a) ka proof, NCERT): [a, b] mein x_1 < x_2 lijiye. Mean Value Theorem se inke beech ek c hai jiske liye f(x_2) - f(x_1) = f'(c)(x_2 - x_1). Yahan f'(c) > 0 aur x_2 - x_1 > 0, to f(x_2) > f(x_1). Remark (NCERT): zyada general roop mein, agar end points chhodkar kisi interval mein f'(x) > 0 ho aur f us interval mein continuous ho, to f increasing hai (decreasing ke liye bhi aise hi).

Increasing and decreasing: colour by the sign of f′वर्धमान और ह्रासमान: f′ के चिह्न से रंगIncreasing aur decreasing: f′ ke sign se rangNCERT Example 17 · 10 tappable partsOpen
Example 8Show that the function f given by f(x) = x^3 - 3x^2 + 4x, x \in \mathbb{R} is increasing on \mathbb{R}.उदाहरण 8दिखाइए कि f(x) = x^3 - 3x^2 + 4x, x \in \mathbb{R} द्वारा प्रदत्त फलन f, \mathbb{R} पर वर्धमान है।Example 8Dikhaiye ki f(x) = x^3 - 3x^2 + 4x, x \in \mathbb{R} wala function \mathbb{R} par increasing hai.
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. Differentiate and complete the square.अवकलन कीजिए और पूर्ण वर्ग बनाइए।Differentiate kijiye aur perfect square banaiye.
    f'(x) = 3x^2 - 6x + 4 = 3(x^2 - 2x + 1) + 1 = 3(x - 1)^2 + 1
  2. A square is never negative, so f'(x) > 0 in every interval of \mathbb{R}.वर्ग कभी ऋणात्मक नहीं होता, अतः \mathbb{R} के हर अंतराल में f'(x) > 0।Square kabhi negative nahi hota, isliye \mathbb{R} ke har interval mein f'(x) > 0.
    3(x - 1)^2 \ge 0 \Rightarrow f'(x) \ge 1 > 0

✔ By Theorem 1, f is increasing on \mathbb{R}.प्रमेय 1 से f, \mathbb{R} पर वर्धमान है।Theorem 1 se f, \mathbb{R} par increasing hai.

Example 9Prove that the function given by f(x) = \cos x is (a) decreasing in (0, \pi), (b) increasing in (\pi, 2\pi), and (c) neither increasing nor decreasing in (0, 2\pi).उदाहरण 9सिद्ध कीजिए कि f(x) = \cos x द्वारा प्रदत्त फलन (a) (0, \pi) में ह्रासमान है, (b) (\pi, 2\pi) में वर्धमान है, और (c) (0, 2\pi) में न तो वर्धमान है और न ही ह्रासमान।Example 9Siddh kijiye ki f(x) = \cos x (a) (0, \pi) mein decreasing hai, (b) (\pi, 2\pi) mein increasing hai, aur (c) (0, 2\pi) mein na increasing hai na decreasing.
Solution — step by step (3)हल — चरण दर चरण (3)Hal — step by step (3)
  1. Derivative of \cos x.\cos x का अवकलज।\cos x ka derivative.
    f'(x) = -\sin x
  2. (a) So f is decreasing in (0, \pi).(a) अतः (0, \pi) में f ह्रासमान है।(a) To (0, \pi) mein f decreasing hai.
    x \in (0, \pi):\ \sin x > 0 \Rightarrow f'(x) < 0
  3. (b) So f is increasing in (\pi, 2\pi).(b) अतः (\pi, 2\pi) में f वर्धमान है।(b) To (\pi, 2\pi) mein f increasing hai.
    x \in (\pi, 2\pi):\ \sin x < 0 \Rightarrow f'(x) > 0

✔ (c) By (a) and (b), f goes down and then up in (0, 2\pi), so it is neither increasing nor decreasing there.(c) (a) और (b) से, (0, 2\pi) में f पहले घटता है फिर बढ़ता है, अतः वहाँ वह न वर्धमान है न ह्रासमान।(c) (a) aur (b) se, (0, 2\pi) mein f pehle ghatta hai phir badhta hai, isliye wahan wo na increasing hai na decreasing.

Example 10Find the intervals in which the function f given by f(x) = x^2 - 4x + 6 is (a) increasing (b) decreasing.उदाहरण 10वे अंतराल ज्ञात कीजिए जिनमें f(x) = x^2 - 4x + 6 द्वारा प्रदत्त फलन f (a) वर्धमान (b) ह्रासमान है।Example 10Wo intervals nikaaliye jinmein f(x) = x^2 - 4x + 6 (a) increasing (b) decreasing hai.
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. The point x = 2 splits the real line into (-\infty, 2) and (2, \infty).बिंदु x = 2 वास्तविक रेखा को (-\infty, 2) और (2, \infty) में बाँटता है।Point x = 2 real line ko (-\infty, 2) aur (2, \infty) mein baantta hai.
    f'(x) = 2x - 4 = 0 \Rightarrow x = 2
  2. Test the sign of 2x - 4 on each side.दोनों ओर 2x - 4 का चिह्न जाँचिए।Dono taraf 2x - 4 ka sign check kijiye.
    x < 2:\ f'(x) < 0;\qquad x > 2:\ f'(x) > 0

✔ (a) f is increasing in (2, \infty); (b) decreasing in (-\infty, 2).(a) f, (2, \infty) में वर्धमान है; (b) (-\infty, 2) में ह्रासमान।(a) f, (2, \infty) mein increasing hai; (b) (-\infty, 2) mein decreasing.

Example 11Find the intervals in which the function f given by f(x) = 4x^3 - 6x^2 - 72x + 30 is (a) increasing (b) decreasing.उदाहरण 11वे अंतराल ज्ञात कीजिए जिनमें f(x) = 4x^3 - 6x^2 - 72x + 30 द्वारा प्रदत्त फलन f (a) वर्धमान (b) ह्रासमान है।Example 11Wo intervals nikaaliye jinmein f(x) = 4x^3 - 6x^2 - 72x + 30 (a) increasing (b) decreasing hai.
Solution — step by step (3)हल — चरण दर चरण (3)Hal — step by step (3)
  1. Differentiate and factorise.अवकलन करके गुणनखंड कीजिए।Differentiate karke factorise kijiye.
    f'(x) = 12x^2 - 12x - 72 = 12(x^2 - x - 6) = 12(x - 3)(x + 2)
  2. These split \mathbb{R} into (-\infty, -2), (-2, 3), (3, \infty).ये \mathbb{R} को (-\infty, -2), (-2, 3), (3, \infty) में बाँटते हैं।Ye \mathbb{R} ko (-\infty, -2), (-2, 3), (3, \infty) mein baant dete hain.
    f'(x) = 0 \Rightarrow x = -2,\ 3
  3. Signs of (x - 3) and (x + 2) in each interval.हर अंतराल में (x - 3) और (x + 2) के चिह्न।Har interval mein (x - 3) aur (x + 2) ke signs.
    (-\infty, -2):\ (-)(-) > 0;\quad (-2, 3):\ (-)(+) < 0;\quad (3, \infty):\ (+)(+) > 0

✔ (a) Increasing in (-\infty, -2) and (3, \infty); (b) decreasing in (-2, 3). However, f is neither increasing nor decreasing in \mathbb{R}.(a) (-\infty, -2) और (3, \infty) में वर्धमान; (b) (-2, 3) में ह्रासमान। परंतु \mathbb{R} में f न वर्धमान है न ह्रासमान।(a) (-\infty, -2) aur (3, \infty) mein increasing; (b) (-2, 3) mein decreasing. Lekin poore \mathbb{R} mein f na increasing hai na decreasing.

Example 12Find intervals in which the function given by f(x) = \sin 3x, x \in \left[0, \dfrac{\pi}{2}\right] is (a) increasing (b) decreasing.उदाहरण 12वे अंतराल ज्ञात कीजिए जिनमें f(x) = \sin 3x, x \in \left[0, \dfrac{\pi}{2}\right] द्वारा प्रदत्त फलन (a) वर्धमान (b) ह्रासमान है।Example 12Wo intervals nikaaliye jinmein f(x) = \sin 3x, x \in \left[0, \dfrac{\pi}{2}\right] (a) increasing (b) decreasing hai.
Solution — step by step (3)हल — चरण दर चरण (3)Hal — step by step (3)
  1. x \in [0, \frac{\pi}{2}] means 3x \in [0, \frac{3\pi}{2}].x \in [0, \frac{\pi}{2}] का अर्थ है 3x \in [0, \frac{3\pi}{2}]।x \in [0, \frac{\pi}{2}] ka matlab 3x \in [0, \frac{3\pi}{2}].
    f'(x) = 3\cos 3x = 0 \Rightarrow 3x = \dfrac{\pi}{2},\ \dfrac{3\pi}{2} \Rightarrow x = \dfrac{\pi}{6},\ \dfrac{\pi}{2}
  2. Cosine is positive in the first quadrant.प्रथम चतुर्थांश में cos धनात्मक है।Pehle quadrant mein cos positive hai.
    0 \le x < \tfrac{\pi}{6} \Rightarrow 0 \le 3x < \tfrac{\pi}{2} \Rightarrow f'(x) > 0
  3. Cosine is negative between \frac{\pi}{2} and \frac{3\pi}{2}.\frac{\pi}{2} और \frac{3\pi}{2} के बीच cos ऋणात्मक है।\frac{\pi}{2} aur \frac{3\pi}{2} ke beech cos negative hai.
    \tfrac{\pi}{6} < x < \tfrac{\pi}{2} \Rightarrow \tfrac{\pi}{2} < 3x < \tfrac{3\pi}{2} \Rightarrow f'(x) < 0

✔ f is continuous at 0 and \frac{\pi}{6}, so by Theorem 1: (a) increasing on \left[0, \dfrac{\pi}{6}\right]; (b) decreasing on \left[\dfrac{\pi}{6}, \dfrac{\pi}{2}\right].f, 0 और \frac{\pi}{6} पर संतत है, अतः प्रमेय 1 से: (a) \left[0, \dfrac{\pi}{6}\right] पर वर्धमान; (b) \left[\dfrac{\pi}{6}, \dfrac{\pi}{2}\right] पर ह्रासमान।f, 0 aur \frac{\pi}{6} par continuous hai, to Theorem 1 se: (a) \left[0, \dfrac{\pi}{6}\right] par increasing; (b) \left[\dfrac{\pi}{6}, \dfrac{\pi}{2}\right] par decreasing.

Example 13Find the intervals in which the function f given by f(x) = \sin x + \cos x, 0 \le x \le 2\pi is increasing or decreasing.उदाहरण 13वे अंतराल ज्ञात कीजिए जिनमें f(x) = \sin x + \cos x, 0 \le x \le 2\pi द्वारा प्रदत्त फलन वर्धमान या ह्रासमान है।Example 13Wo intervals nikaaliye jinmein f(x) = \sin x + \cos x, 0 \le x \le 2\pi increasing ya decreasing hai.
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. Only these two values lie in [0, 2\pi].[0, 2\pi] में केवल ये दो मान हैं।[0, 2\pi] mein sirf ye do values hain.
    f'(x) = \cos x - \sin x = 0 \Rightarrow \sin x = \cos x \Rightarrow x = \dfrac{\pi}{4},\ \dfrac{5\pi}{4}
  2. Check a test point in each piece, e.g. x = 0: f'(0) = 1 > 0; x = \pi: f'(\pi) = -1 < 0.हर भाग में एक परीक्षण बिंदु जाँचिए, जैसे x = 0: f'(0) = 1 > 0; x = \pi: f'(\pi) = -1 < 0।Har hisse mein ek test point check kijiye, jaise x = 0: f'(0) = 1 > 0; x = \pi: f'(\pi) = -1 < 0.
    \left[0, \tfrac{\pi}{4}\right):\ f' > 0;\quad \left(\tfrac{\pi}{4}, \tfrac{5\pi}{4}\right):\ f' < 0;\quad \left(\tfrac{5\pi}{4}, 2\pi\right]:\ f' > 0

✔ Increasing in \left[0, \dfrac{\pi}{4}\right) and \left(\dfrac{5\pi}{4}, 2\pi\right]; decreasing in \left(\dfrac{\pi}{4}, \dfrac{5\pi}{4}\right).\left[0, \dfrac{\pi}{4}\right) और \left(\dfrac{5\pi}{4}, 2\pi\right] में वर्धमान; \left(\dfrac{\pi}{4}, \dfrac{5\pi}{4}\right) में ह्रासमान।\left[0, \dfrac{\pi}{4}\right) aur \left(\dfrac{5\pi}{4}, 2\pi\right] mein increasing; \left(\dfrac{\pi}{4}, \dfrac{5\pi}{4}\right) mein decreasing.

Loading experiment…
🏆 Topper box🏆 टॉपर बॉक्स🏆 Topper boxSign-chart method (fast and safe): (1) find f'(x) and factorise it; (2) mark the zeros of f' (and points where f' is not defined) on a number line; (3) take one test point in each piece; (4) + → increasing, - → decreasing. A factor like (x - 1)^2 never changes sign — it does not split the line into a +/- change (see Ex. 6.2 Q6(e): f'(x) = 6(x + 1)^2(x - 3)^2(x - 1)).चिह्न-सारणी विधि (तेज़ और सुरक्षित): (1) f'(x) निकालकर गुणनखंड कीजिए; (2) f' के शून्यक (और जहाँ f' परिभाषित नहीं) संख्या रेखा पर अंकित कीजिए; (3) हर भाग में एक परीक्षण बिंदु लीजिए; (4) + → वर्धमान, - → ह्रासमान। (x - 1)^2 जैसा गुणनखंड कभी चिह्न नहीं बदलता — इससे +/- बदलाव नहीं होता (देखिए प्रश्नावली 6.2 प्र. 6(e): f'(x) = 6(x + 1)^2(x - 3)^2(x - 1))।Sign-chart method (tez aur safe): (1) f'(x) nikaal kar factorise kijiye; (2) f' ke zeros (aur jahan f' defined nahi) number line par mark kijiye; (3) har hisse mein ek test point lijiye; (4) + → increasing, - → decreasing. (x - 1)^2 jaisa factor kabhi sign nahi badalta — isse +/- change nahi hota (dekhiye Exercise 6.2 Q6(e): f'(x) = 6(x + 1)^2(x - 3)^2(x - 1)).
⚠️ Mistakes that cost marks⚠️ ग़लतियाँ जिनसे अंक कटते हैं⚠️ Galtiyan jinse marks katte hain(1) Do not say "f is increasing on \mathbb{R}" when it is increasing only on some pieces (Ex. 11). (2) Use the sign of f', not its size. (3) For trigonometric functions, find only the zeros that lie inside the given interval. (4) f'(x) \ge 0 with f' = 0 only at single points (like x^3 at 0) still gives an increasing function.(1) जब f केवल कुछ भागों में वर्धमान हो तो "f, \mathbb{R} पर वर्धमान है" मत लिखिए (उदा. 11)। (2) f' का चिह्न देखिए, उसका आकार नहीं। (3) त्रिकोणमितीय फलनों में केवल वे शून्यक लीजिए जो दिए गए अंतराल के अंदर हैं। (4) f'(x) \ge 0 हो और f' = 0 केवल अकेले बिंदुओं पर हो (जैसे x^3 में 0 पर) तो भी फलन वर्धमान होता है।(1) Jab f sirf kuch hisson mein increasing ho to "f, \mathbb{R} par increasing hai" mat likhiye (Ex. 11). (2) f' ka sign dekhiye, size nahi. (3) Trigonometric functions mein sirf wo zeros lijiye jo diye gaye interval ke andar hain. (4) f'(x) \ge 0 ho aur f' = 0 sirf akele points par ho (jaise x^3 mein 0 par) to bhi function increasing hota hai.
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(Exercise 6.2, Q4) Find the intervals in which f(x) = 2x^2 - 3x is (a) increasing (b) decreasing.(प्रश्नावली 6.2, प्र. 4) वे अंतराल ज्ञात कीजिए जिनमें f(x) = 2x^2 - 3x (a) वर्धमान (b) ह्रासमान है।(Exercise 6.2, Q4) Intervals nikaaliye jinmein f(x) = 2x^2 - 3x (a) increasing (b) decreasing hai.

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(a) \left(\dfrac{3}{4}, \infty\right) (b) \left(-\infty, \dfrac{3}{4}\right), since f'(x) = 4x - 3.(a) \left(\dfrac{3}{4}, \infty\right) (b) \left(-\infty, \dfrac{3}{4}\right), क्योंकि f'(x) = 4x - 3।(a) \left(\dfrac{3}{4}, \infty\right) (b) \left(-\infty, \dfrac{3}{4}\right), kyunki f'(x) = 4x - 3.

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(Exercise 6.2, Q5) Find the intervals in which f(x) = 2x^3 - 3x^2 - 36x + 7 is (a) increasing (b) decreasing.(प्रश्नावली 6.2, प्र. 5) वे अंतराल ज्ञात कीजिए जिनमें f(x) = 2x^3 - 3x^2 - 36x + 7 (a) वर्धमान (b) ह्रासमान है।(Exercise 6.2, Q5) Intervals nikaaliye jinmein f(x) = 2x^3 - 3x^2 - 36x + 7 (a) increasing (b) decreasing hai.

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(a) (-\infty, -2) and (3, \infty) (b) (-2, 3), since f'(x) = 6(x - 3)(x + 2).(a) (-\infty, -2) और (3, \infty) (b) (-2, 3), क्योंकि f'(x) = 6(x - 3)(x + 2)।(a) (-\infty, -2) aur (3, \infty) (b) (-2, 3), kyunki f'(x) = 6(x - 3)(x + 2).

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(Exercise 6.2, Q6 c) Where is -2x^3 - 9x^2 - 12x + 1 strictly increasing or decreasing?(प्रश्नावली 6.2, प्र. 6 c) -2x^3 - 9x^2 - 12x + 1 कहाँ निरंतर वर्धमान या ह्रासमान है?(Exercise 6.2, Q6 c) -2x^3 - 9x^2 - 12x + 1 kahan strictly increasing ya decreasing hai?

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Increasing for -2 < x < -1; decreasing for x < -2 and x > -1 (f'(x) = -6(x + 1)(x + 2)).-2 < x < -1 के लिए वर्धमान; x < -2 और x > -1 के लिए ह्रासमान (f'(x) = -6(x + 1)(x + 2))।-2 < x < -1 ke liye increasing; x < -2 aur x > -1 ke liye decreasing (f'(x) = -6(x + 1)(x + 2)).

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(Exercise 6.2, Q8) Find the values of x for which y = [x(x - 2)]^2 is an increasing function.(प्रश्नावली 6.2, प्र. 8) x के वे मान ज्ञात कीजिए जिनके लिए y = [x(x - 2)]^2 एक वर्धमान फलन है।(Exercise 6.2, Q8) x ki wo values nikaaliye jinke liye y = [x(x - 2)]^2 increasing hai.

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0 < x < 1 and x > 2 (here \dfrac{dy}{dx} = 4x(x - 1)(x - 2)).0 < x < 1 और x > 2 (यहाँ \dfrac{dy}{dx} = 4x(x - 1)(x - 2))।0 < x < 1 aur x > 2 (yahan \dfrac{dy}{dx} = 4x(x - 1)(x - 2)).

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(Exercise 6.2, Q14) For what values of a is f(x) = x^2 + ax + 1 increasing on [1, 2]?(प्रश्नावली 6.2, प्र. 14) a के किन मानों के लिए f(x) = x^2 + ax + 1, [1, 2] पर वर्धमान है?(Exercise 6.2, Q14) a ki kin values ke liye f(x) = x^2 + ax + 1, [1, 2] par increasing hai?

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a > -2 (we need f'(x) = 2x + a > 0 on (1, 2); the smallest value of 2x + a there is near 2 + a). NCERT answer: a > -2.a > -2 ((1, 2) पर f'(x) = 2x + a > 0 चाहिए; वहाँ 2x + a का सबसे छोटा मान 2 + a के पास है)। NCERT उत्तर: a > -2।a > -2 ((1, 2) par f'(x) = 2x + a > 0 chahiye; wahan 2x + a ki sabse chhoti value 2 + a ke paas hai). NCERT answer: a > -2.

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(Exercise 6.2, Q19) The interval in which y = x^2 e^{-x} is increasing is (A) (-\infty, \infty) (B) (-2, 0) (C) (2, \infty) (D) (0, 2)(प्रश्नावली 6.2, प्र. 19) वह अंतराल जिसमें y = x^2 e^{-x} वर्धमान है: (A) (-\infty, \infty) (B) (-2, 0) (C) (2, \infty) (D) (0, 2)(Exercise 6.2, Q19) Wo interval jismein y = x^2 e^{-x} increasing hai: (A) (-\infty, \infty) (B) (-2, 0) (C) (2, \infty) (D) (0, 2)

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(D) (0, 2), since \dfrac{dy}{dx} = x(2 - x)e^{-x} > 0 only for 0 < x < 2.(D) (0, 2), क्योंकि \dfrac{dy}{dx} = x(2 - x)e^{-x} > 0 केवल 0 < x < 2 के लिए।(D) (0, 2), kyunki \dfrac{dy}{dx} = x(2 - x)e^{-x} > 0 sirf 0 < x < 2 ke liye.

6.4Maxima and Minimaउच्चतम और निम्नतमMaxima aur Minima

🌱 Start here🌱 यहाँ से शुरू कीजिए🌱 Yahan se shuru kijiyeThrow a ball up: it rises, stops for an instant at the top, then falls. At the very top it is neither going up nor down, so its "speed upward" (the derivative of height) is zero. That is the whole idea of this section: at a peak or a valley of a smooth graph, the slope is zero — and the derivative helps us find such points.गेंद ऊपर फेंकिए: वह ऊपर जाती है, सबसे ऊपर एक क्षण रुकती है, फिर गिरती है। सबसे ऊपर वह न ऊपर जा रही है न नीचे, इसलिए ऊँचाई का अवकलज शून्य है। यही इस अनुभाग का पूरा विचार है: चिकने ग्राफ़ की चोटी या घाटी पर ढाल शून्य होती है — और अवकलज ऐसे बिंदु ढूँढने में मदद करता है।Ball upar phenkiye: wo upar jaati hai, sabse upar ek pal rukti hai, phir girti hai. Sabse upar wo na upar ja rahi hai na neeche, isliye height ka derivative zero hai. Yahi is section ka poora idea hai: smooth graph ki choti ya ghaati par slope zero hota hai — aur derivative aise points dhoondhne mein madad karta hai.

NCERT starts with three everyday problems: (i) the profit P(x) = ax + bx^2 from a grove of orange trees — how many trees per acre maximise profit? (ii) a ball thrown from a 60 m building follows h(x) = 60 + x - \dfrac{x^2}{60} — what is its maximum height? (iii) a helicopter flies along f(x) = x^2 + 7 and a soldier stands at (1, 2) — what is the nearest distance? In each, we want a maximum or minimum value.NCERT तीन रोज़मर्रा के प्रश्नों से शुरू करती है: (i) संतरे के बाग़ से लाभ P(x) = ax + bx^2 — प्रति एकड़ कितने पेड़ लाभ को अधिकतम करेंगे? (ii) 60 m ऊँची इमारत से फेंकी गेंद h(x) = 60 + x - \dfrac{x^2}{60} पथ पर चलती है — उसकी अधिकतम ऊँचाई क्या है? (iii) एक हेलिकॉप्टर f(x) = x^2 + 7 पर उड़ रहा है और एक सैनिक (1, 2) पर है — निकटतम दूरी क्या है? हर प्रश्न में हमें उच्चतम या निम्नतम मान चाहिए।NCERT teen rozana ke sawaalon se shuru karti hai: (i) santre ke baag se profit P(x) = ax + bx^2 — per acre kitne ped profit ko maximum karenge? (ii) 60 m oonchi building se phenki ball h(x) = 60 + x - \dfrac{x^2}{60} par chalti hai — maximum height kya hai? (iii) helicopter f(x) = x^2 + 7 par ud raha hai aur soldier (1, 2) par hai — sabse kam doori kya hai? Har sawaal mein humein maximum ya minimum value chahiye.

📘 Definition (NCERT)📘 परिभाषा (NCERT)📘 Definition (NCERT)Definition 3Let f be a function defined on an interval I. Then (a) f is said to have a maximum value in I if there exists a point c in I such that f(c) \ge f(x) for all x \in I; the number f(c) is called the maximum value of f in I and the point c a point of maximum value. (b) f is said to have a minimum value in I if there exists a point c in I such that f(c) \le f(x) for all x \in I. (c) f is said to have an extreme value in I if there exists a point c in I such that f(c) is either a maximum value or a minimum value of f in I; f(c) is then an extreme value and c an extreme point.परिभाषा 3मान लीजिए एक अंतराल I में f परिभाषित है। तब (a) I में f का उच्चतम मान होता है, यदि I में एक बिंदु c ऐसा है कि सभी x \in I के लिए f(c) \ge f(x); संख्या f(c) को I में f का उच्चतम मान और c को उच्चतम मान का बिंदु कहते हैं। (b) I में f का निम्नतम मान होता है, यदि I में एक बिंदु c ऐसा है कि सभी x \in I के लिए f(c) \le f(x)। (c) I में f का चरम मान होता है, यदि I में एक बिंदु c ऐसा है कि f(c), I में f का उच्चतम या निम्नतम मान है; तब f(c) चरम मान और c चरम बिंदु कहलाता है।Definition 3Maan lijiye f ek interval I mein defined hai. Tab (a) I mein f ki maximum value hoti hai agar I mein ek point c aisa ho ki sabhi x \in I ke liye f(c) \ge f(x); f(c) = maximum value, c = point of maximum value. (b) I mein f ki minimum value hoti hai agar ek point c aisa ho ki sabhi x \in I ke liye f(c) \le f(x). (c) f ki extreme value hoti hai agar f(c), I mein maximum ya minimum value ho; tab c extreme point hai.
Example 14Find the maximum and the minimum values, if any, of the function f given by f(x) = x^2, x \in \mathbb{R}.उदाहरण 14f(x) = x^2, x \in \mathbb{R} द्वारा प्रदत्त फलन f के उच्चतम और निम्नतम मान, यदि कोई हों, ज्ञात कीजिए।Example 14f(x) = x^2, x \in \mathbb{R} ki maximum aur minimum values, agar hon, nikaaliye.
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. A square is never negative and it is 0 at x = 0.वर्ग कभी ऋणात्मक नहीं होता और x = 0 पर 0 है।Square kabhi negative nahi hota aur x = 0 par 0 hai.
    f(x) = x^2 \ge 0\ \ \forall\, x \in \mathbb{R},\quad f(0) = 0
  2. The graph keeps rising on both sides, so there is no largest value.ग्राफ़ दोनों ओर ऊपर उठता ही जाता है, अतः कोई सबसे बड़ा मान नहीं।Graph dono taraf upar uthta hi jaata hai, isliye koi sabse badi value nahi.
    x^2 \to \infty \text{ as } |x| \to \infty

✔ Minimum value 0 at x = 0; no maximum value in \mathbb{R}. (Note: on [-2, 1] the maximum value would be (-2)^2 = 4 at x = -2.)x = 0 पर निम्नतम मान 0; \mathbb{R} में कोई उच्चतम मान नहीं। (टिप्पणी: [-2, 1] पर उच्चतम मान x = -2 पर (-2)^2 = 4 होगा।)x = 0 par minimum value 0; \mathbb{R} mein koi maximum value nahi. (Note: [-2, 1] par maximum value x = -2 par (-2)^2 = 4 hogi.)

Example 15Find the maximum and minimum values of f, if any, of the function given by f(x) = |x|, x \in \mathbb{R}.उदाहरण 15f(x) = |x|, x \in \mathbb{R} द्वारा प्रदत्त फलन के उच्चतम और निम्नतम मान, यदि कोई हों, ज्ञात कीजिए।Example 15f(x) = |x|, x \in \mathbb{R} ki maximum aur minimum values, agar hon, nikaaliye.
Solution — step by step (1)हल — चरण दर चरण (1)Hal — step by step (1)
  1. Distance from 0 is never negative.0 से दूरी कभी ऋणात्मक नहीं होती।0 se doori kabhi negative nahi hoti.
    |x| \ge 0\ \ \forall\, x,\quad |0| = 0

✔ Minimum value 0 at x = 0; no maximum value in \mathbb{R}. On [-2, 1] the maximum would be |-2| = 2. Note: |x| is not differentiable at 0, yet it has its minimum there — the graph shows it.x = 0 पर निम्नतम मान 0; \mathbb{R} में कोई उच्चतम मान नहीं। [-2, 1] पर उच्चतम मान |-2| = 2 होगा। ध्यान दीजिए: |x|, 0 पर अवकलनीय नहीं है, फिर भी वहीं इसका निम्नतम मान है — ग्राफ़ यह दिखाता है।x = 0 par minimum value 0; \mathbb{R} mein koi maximum nahi. [-2, 1] par maximum |-2| = 2 hogi. Dhyaan dijiye: |x|, 0 par differentiable nahi, phir bhi wahin iski minimum value hai — graph ye dikhata hai.

Example 16Find the maximum and the minimum values, if any, of the function given by f(x) = x, x \in (0, 1).उदाहरण 16f(x) = x, x \in (0, 1) द्वारा प्रदत्त फलन के उच्चतम और निम्नतम मान, यदि कोई हों, ज्ञात कीजिए।Example 16f(x) = x, x \in (0, 1) ki maximum aur minimum values, agar hon, nikaaliye.
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. Whatever point you call "closest to 0", half of it is even closer — so no point gives the minimum.जिस बिंदु को आप "0 के सबसे निकट" कहें, उसका आधा और भी निकट है — अतः कोई बिंदु निम्नतम मान नहीं देता।Jis point ko aap "0 ke sabse paas" kahein, uska aadha aur bhi paas hai — isliye koi point minimum nahi deta.
    x_0 \in (0, 1) \Rightarrow \dfrac{x_0}{2} < x_0 \text{ and } \dfrac{x_0}{2} \in (0, 1)
  2. Similarly no point is "closest to 1", so no maximum.इसी प्रकार कोई बिंदु "1 के सबसे निकट" नहीं, अतः उच्चतम मान नहीं।Isi tarah koi point "1 ke sabse paas" nahi, isliye maximum nahi.
    x_1 \in (0, 1) \Rightarrow \dfrac{x_1 + 1}{2} > x_1 \text{ and } \dfrac{x_1 + 1}{2} \in (0, 1)

✔ f has neither a maximum nor a minimum value in (0, 1). On [0, 1] it would have minimum 0 (at x = 0) and maximum 1 (at x = 1).(0, 1) में f का न उच्चतम मान है न निम्नतम। [0, 1] पर निम्नतम मान 0 (x = 0 पर) और उच्चतम मान 1 (x = 1 पर) होगा।(0, 1) mein f ki na maximum value hai na minimum. [0, 1] par minimum 0 (x = 0 par) aur maximum 1 (x = 1 par) hogi.

Results (NCERT, without proof): every monotonic function assumes its maximum/minimum value at the end points of the domain of definition of the function. More generally, every continuous function on a closed interval has a maximum and a minimum value. (A monotonic function on I is one that is either increasing in I or decreasing in I.)परिणाम (NCERT, बिना उपपत्ति): प्रत्येक एकदिष्ट फलन अपना उच्चतम/निम्नतम मान अपने परिभाषा-प्रांत के अंत्य बिंदुओं पर प्राप्त करता है। अधिक व्यापक रूप में, संवृत अंतराल पर प्रत्येक संतत फलन का एक उच्चतम और एक निम्नतम मान होता है। (I में एकदिष्ट फलन वह है जो I में या तो वर्धमान हो या ह्रासमान।)Results (NCERT, bina proof): har monotonic function apni maximum/minimum value domain ke end points par leta hai. Zyada general: closed interval par har continuous function ki ek maximum aur ek minimum value hoti hai. (Monotonic = I mein ya to increasing ya decreasing.)

Now look at a wavy graph: at some points it changes from decreasing to increasing (a little valley) or from increasing to decreasing (a little hill). These are turning points. The function has its smallest value near a valley bottom and its largest value near a hill top — so these are points of local minimum and local maximum (also called relative minimum / maximum).अब लहरदार ग्राफ़ देखिए: कुछ बिंदुओं पर वह ह्रासमान से वर्धमान (छोटी घाटी) या वर्धमान से ह्रासमान (छोटी पहाड़ी) में बदलता है। ये वर्तन बिंदु हैं। घाटी के तल के आसपास फलन का सबसे छोटा मान और पहाड़ी की चोटी के आसपास सबसे बड़ा मान होता है — इसलिए ये स्थानीय निम्नतम और स्थानीय उच्चतम के बिंदु हैं (इन्हें सापेक्ष निम्नतम/उच्चतम भी कहते हैं)।Ab lehardar graph dekhiye: kuch points par wo decreasing se increasing (chhoti ghaati) ya increasing se decreasing (chhoti pahadi) mein badalta hai. Ye turning points hain. Ghaati ke tal ke aas-paas function ki sabse chhoti value aur pahadi ki choti ke aas-paas sabse badi value hoti hai — isliye ye local minimum aur local maximum ke points hain (relative minimum/maximum bhi kehte hain).

📘 Definition (NCERT)📘 परिभाषा (NCERT)📘 Definition (NCERT)Definition 4Let f be a real valued function and let c be an interior point in the domain of f. Then (a) c is called a point of local maxima if there is an h > 0 such that f(c) \ge f(x) for all x in (c - h, c + h), x \ne c; the value f(c) is called the local maximum value of f. (b) c is called a point of local minima if there is an h > 0 such that f(c) \le f(x) for all x in (c - h, c + h); the value f(c) is called the local minimum value of f.परिभाषा 4मान लीजिए f एक वास्तविक मान फलन है और c, f के प्रांत का एक आंतरिक बिंदु है। तब (a) c स्थानीय उच्चतम का बिंदु कहलाता है यदि एक ऐसा h > 0 है कि (c - h, c + h) में सभी x, x \ne c के लिए f(c) \ge f(x); मान f(c), f का स्थानीय उच्चतम मान कहलाता है। (b) c स्थानीय निम्नतम का बिंदु कहलाता है यदि एक ऐसा h > 0 है कि (c - h, c + h) में सभी x के लिए f(c) \le f(x); मान f(c), f का स्थानीय निम्नतम मान कहलाता है।Definition 4Maan lijiye f real valued function hai aur c, f ke domain ka ek interior point hai. Tab (a) c point of local maxima hai agar koi h > 0 aisa ho ki (c - h, c + h) ke sabhi x, x \ne c ke liye f(c) \ge f(x); f(c) = local maximum value. (b) c point of local minima hai agar koi h > 0 aisa ho ki (c - h, c + h) ke sabhi x ke liye f(c) \le f(x); f(c) = local minimum value.
📐 Theorem📐 प्रमेय📐 TheoremTheorem 2Let f be a function defined on an open interval I. Suppose c \in I be any point. If f has a local maxima or a local minima at x = c, then either f'(c) = 0 or f is not differentiable at c.प्रमेय 2मान लीजिए f एक विवृत अंतराल I में परिभाषित फलन है और c \in I कोई बिंदु है। यदि x = c पर f का स्थानीय उच्चतम या स्थानीय निम्नतम है, तो या तो f'(c) = 0 या f, c पर अवकलनीय नहीं है।Theorem 2Maan lijiye f open interval I mein defined hai aur c \in I koi point hai. Agar x = c par f ka local maxima ya local minima hai, to ya to f'(c) = 0 hai ya f, c par differentiable nahi hai.
The converse need not be true (NCERT remark): for f(x) = x^3, f'(x) = 3x^2 and f'(0) = 0, but 0 is neither a point of local maxima nor of local minima. Critical point: a point c in the domain of f at which either f'(c) = 0 or f is not differentiable is called a critical point of f.विलोम आवश्यक रूप से सत्य नहीं (NCERT टिप्पणी): f(x) = x^3 के लिए f'(x) = 3x^2 और f'(0) = 0, पर 0 न स्थानीय उच्चतम का बिंदु है न स्थानीय निम्नतम का। क्रांतिक बिंदु: f के प्रांत में वह बिंदु c जिस पर या तो f'(c) = 0 हो या f अवकलनीय न हो, f का क्रांतिक बिंदु कहलाता है।Converse zaroori nahi sach ho (NCERT remark): f(x) = x^3 ke liye f'(x) = 3x^2 aur f'(0) = 0, par 0 na local maxima ka point hai na local minima ka. Critical point: f ke domain ka wo point c jahan ya to f'(c) = 0 ho ya f differentiable na ho, f ka critical point kehlata hai.
📐 Theorem📐 प्रमेय📐 TheoremTheorem 3 (First Derivative Test)Let f be a function defined on an open interval I. Let f be continuous at a critical point c in I. Then (i) if f'(x) changes sign from positive to negative as x increases through c (i.e. f'(x) > 0 at every point sufficiently close to and to the left of c, and f'(x) < 0 at every point sufficiently close to and to the right of c), then c is a point of local maxima; (ii) if f'(x) changes sign from negative to positive as x increases through c, then c is a point of local minima; (iii) if f'(x) does not change sign as x increases through c, then c is neither a point of local maxima nor a point of local minima. In fact, such a point is called a point of inflection.प्रमेय 3 (प्रथम अवकलज परीक्षण)मान लीजिए विवृत अंतराल I में परिभाषित फलन f, I के क्रांतिक बिंदु c पर संतत है। तब (i) x के बिंदु c से होकर बढ़ने पर, यदि f'(x) का चिह्न धन से ऋण में बदलता है (अर्थात् c के बाईं ओर पर्याप्त निकट हर बिंदु पर f'(x) > 0 और दाईं ओर पर्याप्त निकट हर बिंदु पर f'(x) < 0), तो c स्थानीय उच्चतम का बिंदु है; (ii) यदि f'(x) का चिह्न ऋण से धन में बदलता है, तो c स्थानीय निम्नतम का बिंदु है; (iii) यदि x के c से होकर बढ़ने पर f'(x) का चिह्न नहीं बदलता, तो c न स्थानीय उच्चतम का बिंदु है न स्थानीय निम्नतम का। वास्तव में ऐसे बिंदु को नति परिवर्तन बिंदु कहते हैं।Theorem 3 (First Derivative Test)Maan lijiye open interval I mein defined f, I ke critical point c par continuous hai. Tab (i) x ke c se guzarte hue badhne par agar f'(x) ka sign positive se negative ho jaaye (yaani c ke left mein kaafi paas har point par f'(x) > 0 aur right mein f'(x) < 0), to c local maxima ka point hai; (ii) agar sign negative se positive ho jaaye, to c local minima ka point hai; (iii) agar f'(x) ka sign nahi badalta, to c na local maxima hai na local minima — aise point ko point of inflection kehte hain.
Local maximum, local minimum and point of inflectionस्थानीय उच्चतम, स्थानीय निम्नतम और नति परिवर्तन बिंदुLocal maximum, local minimum aur point of inflectionNCERT Misc. Exercise Q10 · 7 tappable partsOpen
Example 17Find all points of local maxima and local minima of the function f given by f(x) = x^3 - 3x + 3.उदाहरण 17f(x) = x^3 - 3x + 3 द्वारा प्रदत्त फलन f के स्थानीय उच्चतम और स्थानीय निम्नतम के सभी बिंदु ज्ञात कीजिए।Example 17f(x) = x^3 - 3x + 3 ke saare local maxima aur local minima ke points nikaaliye.
Solution — step by step (3)हल — चरण दर चरण (3)Hal — step by step (3)
  1. These are the only critical points.केवल यही क्रांतिक बिंदु हैं।Sirf yahi critical points hain.
    f'(x) = 3x^2 - 3 = 3(x - 1)(x + 1) = 0 \Rightarrow x = 1,\ -1
  2. Sign changes from - to + at x = 1 → local minima; f(1) = 1 - 3 + 3 = 1.x = 1 पर चिह्न - से + → स्थानीय निम्नतम; f(1) = 1 - 3 + 3 = 1।x = 1 par sign - se + → local minima; f(1) = 1 - 3 + 3 = 1.
    \text{near } 1:\ f'(0.9) < 0,\ f'(1.1) > 0
  3. Sign changes from + to - at x = -1 → local maxima; f(-1) = -1 + 3 + 3 = 5.x = -1 पर चिह्न + से - → स्थानीय उच्चतम; f(-1) = -1 + 3 + 3 = 5।x = -1 par sign + se - → local maxima; f(-1) = -1 + 3 + 3 = 5.
    \text{near } -1:\ f'(-1.1) > 0,\ f'(-0.9) < 0

✔ x = -1: local maxima, local maximum value 5. x = 1: local minima, local minimum value 1.x = -1: स्थानीय उच्चतम, स्थानीय उच्चतम मान 5। x = 1: स्थानीय निम्नतम, स्थानीय निम्नतम मान 1।x = -1: local maxima, local maximum value 5. x = 1: local minima, local minimum value 1.

Example 18Find all the points of local maxima and local minima of the function f given by f(x) = 2x^3 - 6x^2 + 6x + 5.उदाहरण 18f(x) = 2x^3 - 6x^2 + 6x + 5 द्वारा प्रदत्त फलन f के स्थानीय उच्चतम और स्थानीय निम्नतम के सभी बिंदु ज्ञात कीजिए।Example 18f(x) = 2x^3 - 6x^2 + 6x + 5 ke saare local maxima aur local minima ke points nikaaliye.
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. Only critical point: x = 1.केवल एक क्रांतिक बिंदु: x = 1।Sirf ek critical point: x = 1.
    f'(x) = 6x^2 - 12x + 6 = 6(x - 1)^2 = 0 \Rightarrow x = 1
  2. The sign does not change through x = 1.x = 1 से होकर चिह्न नहीं बदलता।x = 1 se guzarte hue sign nahi badalta.
    f'(x) = 6(x - 1)^2 \ge 0;\ \ f'(x) > 0 \text{ just left and just right of } 1

✔ x = 1 is neither a point of local maxima nor of local minima — it is a point of inflection. Since f' never changes sign on \mathbb{R}, the graph has no turning points.x = 1 न स्थानीय उच्चतम का बिंदु है न स्थानीय निम्नतम का — यह नति परिवर्तन बिंदु है। क्योंकि \mathbb{R} पर f' कभी चिह्न नहीं बदलता, ग्राफ़ में कोई वर्तन बिंदु नहीं।x = 1 na local maxima hai na local minima — ye point of inflection hai. Kyunki \mathbb{R} par f' kabhi sign nahi badalta, graph mein koi turning point nahi.

📐 Theorem📐 प्रमेय📐 TheoremTheorem 4 (Second Derivative Test)Let f be a function defined on an interval I and c \in I. Let f be twice differentiable at c. Then (i) x = c is a point of local maxima if f'(c) = 0 and f''(c) < 0; the value f(c) is local maximum value of f. (ii) x = c is a point of local minima if f'(c) = 0 and f''(c) > 0; in this case f(c) is local minimum value of f. (iii) The test fails if f'(c) = 0 and f''(c) = 0; then we go back to the first derivative test.प्रमेय 4 (द्वितीय अवकलज परीक्षण)मान लीजिए अंतराल I में परिभाषित फलन f है और c \in I। मान लीजिए f, c पर दो बार अवकलनीय है। तब (i) यदि f'(c) = 0 और f''(c) < 0, तो x = c स्थानीय उच्चतम का बिंदु है; f(c), f का स्थानीय उच्चतम मान है। (ii) यदि f'(c) = 0 और f''(c) > 0, तो x = c स्थानीय निम्नतम का बिंदु है; f(c) स्थानीय निम्नतम मान है। (iii) यदि f'(c) = 0 और f''(c) = 0, तो यह परीक्षण असफल है; तब हम प्रथम अवकलज परीक्षण पर लौटते हैं।Theorem 4 (Second Derivative Test)Maan lijiye f interval I mein defined hai, c \in I, aur f, c par do baar differentiable hai. Tab (i) agar f'(c) = 0 aur f''(c) < 0, to x = c local maxima hai; f(c) local maximum value hai. (ii) agar f'(c) = 0 aur f''(c) > 0, to x = c local minima hai; f(c) local minimum value hai. (iii) agar f'(c) = 0 aur f''(c) = 0, to test fail ho jaata hai; tab first derivative test par wapas jaate hain.
Loading experiment…
Example 19Find local minimum value of the function f given by f(x) = 3 + |x|, x \in \mathbb{R}.उदाहरण 19f(x) = 3 + |x|, x \in \mathbb{R} द्वारा प्रदत्त फलन f का स्थानीय निम्नतम मान ज्ञात कीजिए।Example 19f(x) = 3 + |x|, x \in \mathbb{R} ki local minimum value nikaaliye.
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. So the second derivative test cannot be used; 0 is a critical point. Use the first derivative test.अतः द्वितीय अवकलज परीक्षण लागू नहीं; 0 एक क्रांतिक बिंदु है। प्रथम अवकलज परीक्षण लगाइए।Isliye second derivative test nahi lagega; 0 critical point hai. First derivative test lagaiye.
    f \text{ is not differentiable at } x = 0
  2. Sign of f' changes from - to + at 0.0 पर f' का चिह्न - से + बदलता है।0 par f' ka sign - se + badalta hai.
    x < 0:\ f(x) = 3 - x,\ f'(x) = -1 < 0;\qquad x > 0:\ f(x) = 3 + x,\ f'(x) = 1 > 0

✔ x = 0 is a point of local minima and the local minimum value is f(0) = 3.x = 0 स्थानीय निम्नतम का बिंदु है और स्थानीय निम्नतम मान f(0) = 3 है।x = 0 local minima ka point hai aur local minimum value f(0) = 3 hai.

Example 20Find local maximum and local minimum values of the function f given by f(x) = 3x^4 + 4x^3 - 12x^2 + 12.उदाहरण 20f(x) = 3x^4 + 4x^3 - 12x^2 + 12 द्वारा प्रदत्त फलन f के स्थानीय उच्चतम और स्थानीय निम्नतम मान ज्ञात कीजिए।Example 20f(x) = 3x^4 + 4x^3 - 12x^2 + 12 ki local maximum aur local minimum values nikaaliye.
Solution — step by step (4)हल — चरण दर चरण (4)Hal — step by step (4)
  1. Critical points.क्रांतिक बिंदु।Critical points.
    f'(x) = 12x^3 + 12x^2 - 24x = 12x(x - 1)(x + 2) = 0 \Rightarrow x = 0,\ 1,\ -2
  2. Second derivative.द्वितीय अवकलज।Second derivative.
    f''(x) = 36x^2 + 24x - 24 = 12(3x^2 + 2x - 2)
  3. Apply the second derivative test at each critical point.हर क्रांतिक बिंदु पर द्वितीय अवकलज परीक्षण लगाइए।Har critical point par second derivative test lagaiye.
    f''(0) = -24 < 0,\quad f''(1) = 36 > 0,\quad f''(-2) = 72 > 0
  4. Find the values of f at these points.इन बिंदुओं पर f के मान निकालिए।In points par f ki values nikaaliye.
    f(0) = 12,\quad f(1) = 3 + 4 - 12 + 12 = 7,\quad f(-2) = 48 - 32 - 48 + 12 = -20

✔ Local maximum value f(0) = 12 at x = 0; local minimum values f(1) = 7 at x = 1 and f(-2) = -20 at x = -2.x = 0 पर स्थानीय उच्चतम मान f(0) = 12; x = 1 पर स्थानीय निम्नतम मान f(1) = 7 और x = -2 पर f(-2) = -20।x = 0 par local maximum value f(0) = 12; x = 1 par local minimum value f(1) = 7 aur x = -2 par f(-2) = -20.

Example 21Find all the points of local maxima and local minima of the function f given by f(x) = 2x^3 - 6x^2 + 6x + 5.उदाहरण 21f(x) = 2x^3 - 6x^2 + 6x + 5 द्वारा प्रदत्त फलन f के स्थानीय उच्चतम और स्थानीय निम्नतम के सभी बिंदु ज्ञात कीजिए।Example 21f(x) = 2x^3 - 6x^2 + 6x + 5 ke saare local maxima aur local minima ke points nikaaliye.
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. Same function as Example 18, now with the second derivative.उदाहरण 18 वाला ही फलन, अब द्वितीय अवकलज के साथ।Example 18 wala hi function, ab second derivative ke saath.
    f'(x) = 6(x - 1)^2,\quad f''(x) = 12(x - 1)
  2. The second derivative test fails here.यहाँ द्वितीय अवकलज परीक्षण असफल है।Yahan second derivative test fail hai.
    f'(1) = 0,\quad f''(1) = 0

✔ Go back to the first derivative test (Example 18): x = 1 is neither a point of local maxima nor of local minima; it is a point of inflection.प्रथम अवकलज परीक्षण पर लौटिए (उदाहरण 18): x = 1 न स्थानीय उच्चतम का बिंदु है न स्थानीय निम्नतम का; यह नति परिवर्तन बिंदु है।First derivative test par wapas jaaiye (Example 18): x = 1 na local maxima hai na local minima; ye point of inflection hai.

Word problems on maxima/minima — 5 steps(1) Choose the variable x (draw a figure). (2) Write the quantity to be made largest/smallest as a function of one variable, using the given condition to remove the others. (3) Find f'(x) = 0 and keep only values that make sense (lengths positive, inside the allowed range). (4) Check with the second (or first) derivative test. (5) Answer the question that was asked (the dimensions, or the value, or both, with units).उच्चतम/निम्नतम के शाब्दिक प्रश्न — 5 चरण(1) चर x चुनिए (चित्र बनाइए)। (2) जिस राशि को सबसे बड़ा/छोटा करना है, उसे दी गई शर्त से बाकी चरों को हटाकर एक चर के फलन के रूप में लिखिए। (3) f'(x) = 0 हल कीजिए और केवल सार्थक मान रखिए (लंबाई धनात्मक, अनुमत सीमा के भीतर)। (4) द्वितीय (या प्रथम) अवकलज परीक्षण से जाँचिए। (5) जो पूछा गया है वही उत्तर दीजिए (माप, या मान, या दोनों, मात्रक सहित)।Maxima/minima ke word problems — 5 steps(1) Variable x chuniye (figure banaiye). (2) Jis quantity ko sabse bada/chhota karna hai, use di gayi condition se baaki variables hata kar ek variable ke function ke roop mein likhiye. (3) f'(x) = 0 solve kijiye aur sirf meaningful values rakhiye (length positive, allowed range ke andar). (4) Second (ya first) derivative test se check kijiye. (5) Jo poocha gaya wahi answer dijiye (dimensions, ya value, ya dono, unit ke saath).
Example 22Find two positive numbers whose sum is 15 and the sum of whose squares is minimum.उदाहरण 22दो धनात्मक संख्याएँ ज्ञात कीजिए जिनका योग 15 है और जिनके वर्गों का योग न्यूनतम हो।Example 22Do positive numbers nikaaliye jinka sum 15 hai aur jinke squares ka sum minimum ho.
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. Let one number be x; the other is 15 - x.एक संख्या x मानिए; दूसरी 15 - x है।Ek number x maaniye; doosra 15 - x hai.
    S(x) = x^2 + (15 - x)^2 = 2x^2 - 30x + 225
  2. By the second derivative test, x = \frac{15}{2} gives a local minimum of S.द्वितीय अवकलज परीक्षण से x = \frac{15}{2} पर S का स्थानीय निम्नतम है।Second derivative test se x = \frac{15}{2} par S ka local minimum hai.
    S'(x) = 4x - 30 = 0 \Rightarrow x = \dfrac{15}{2},\qquad S''(x) = 4 > 0

✔ The numbers are \dfrac{15}{2} and 15 - \dfrac{15}{2} = \dfrac{15}{2}. (In general, for sum k they are \dfrac{k}{2} and \dfrac{k}{2}.)संख्याएँ \dfrac{15}{2} और 15 - \dfrac{15}{2} = \dfrac{15}{2} हैं। (व्यापक रूप में योग k के लिए \dfrac{k}{2} और \dfrac{k}{2}।)Numbers \dfrac{15}{2} aur 15 - \dfrac{15}{2} = \dfrac{15}{2} hain. (General: sum k ke liye \dfrac{k}{2} aur \dfrac{k}{2}.)

Example 23Find the shortest distance of the point (0, c) from the parabola y = x^2, where \dfrac{1}{2} \le c \le 5.उदाहरण 23परवलय y = x^2 से बिंदु (0, c) की न्यूनतम दूरी ज्ञात कीजिए, जहाँ \dfrac{1}{2} \le c \le 5।Example 23Parabola y = x^2 se point (0, c) ki sabse kam doori nikaaliye, jahan \dfrac{1}{2} \le c \le 5.
Solution — step by step (4)हल — चरण दर चरण (4)Hal — step by step (4)
  1. Take any point (h, k) on the parabola; since k = h^2, write D in terms of k only.परवलय पर कोई बिंदु (h, k) लीजिए; k = h^2 से D को केवल k में लिखिए।Parabola par koi point (h, k) lijiye; k = h^2 se D ko sirf k mein likhiye.
    D = \sqrt{h^2 + (k - c)^2},\quad k = h^2 \Rightarrow D(k) = \sqrt{k + (k - c)^2}
  2. Set the derivative to zero.अवकलज को शून्य रखिए।Derivative ko zero rakhiye.
    D'(k) = \dfrac{1 + 2(k - c)}{2\sqrt{k + (k - c)^2}} = 0 \Rightarrow k = \dfrac{2c - 1}{2}
  3. First derivative test: - to +, so D is minimum there (the first derivative test is easier here than the second).प्रथम अवकलज परीक्षण: - से +, अतः वहाँ D न्यूनतम है (यहाँ प्रथम अवकलज परीक्षण द्वितीय से आसान है)।First derivative test: - se +, isliye wahan D minimum hai (yahan first test second se aasaan hai).
    k < \tfrac{2c - 1}{2} \Rightarrow D'(k) < 0;\qquad k > \tfrac{2c - 1}{2} \Rightarrow D'(k) > 0
  4. Substitute k = \frac{2c - 1}{2}.k = \frac{2c - 1}{2} रखिए।k = \frac{2c - 1}{2} daaliye.
    D = \sqrt{\dfrac{2c - 1}{2} + \left(\dfrac{2c - 1}{2} - c\right)^2} = \sqrt{\dfrac{2c - 1}{2} + \dfrac{1}{4}} = \dfrac{\sqrt{4c - 1}}{2}

✔ The shortest distance is \dfrac{\sqrt{4c - 1}}{2}.न्यूनतम दूरी \dfrac{\sqrt{4c - 1}}{2} है।Sabse kam doori \dfrac{\sqrt{4c - 1}}{2} hai.

Example 24Let AP and BQ be two vertical poles at points A and B, respectively. If AP = 16 m, BQ = 22 m and AB = 20 m, then find the distance of a point R on AB from the point A such that RP² + RQ² is minimum.उदाहरण 24मान लीजिए AP और BQ बिंदुओं A और B पर दो ऊर्ध्वाधर खंभे हैं। यदि AP = 16 m, BQ = 22 m और AB = 20 m हो, तो AB पर एक ऐसे बिंदु R की A से दूरी ज्ञात कीजिए जिससे RP² + RQ² न्यूनतम हो।Example 24Maan lijiye AP aur BQ points A aur B par do vertical khambhe hain. Agar AP = 16 m, BQ = 22 m aur AB = 20 m ho, to AB par aise point R ki A se doori nikaaliye jisse RP² + RQ² minimum ho.
Solution — step by step (3)हल — चरण दर चरण (3)Hal — step by step (3)
  1. Let AR = x m, so RB = (20 - x) m; use Pythagoras in the two right triangles.मान लीजिए AR = x m, तो RB = (20 - x) m; दोनों समकोण त्रिभुजों में पाइथागोरस लगाइए।Maan lijiye AR = x m, to RB = (20 - x) m; dono right triangles mein Pythagoras lagaiye.
    RP^2 = x^2 + 16^2,\quad RQ^2 = (20 - x)^2 + 22^2
  2. Add them.दोनों जोड़िए।Dono jodiye.
    S(x) = x^2 + 256 + (20 - x)^2 + 484 = 2x^2 - 40x + 1140
  3. Second derivative test → minimum.द्वितीय अवकलज परीक्षण → न्यूनतम।Second derivative test → minimum.
    S'(x) = 4x - 40 = 0 \Rightarrow x = 10,\qquad S''(x) = 4 > 0

✔ AR = 10 m (R is the midpoint of AB).AR = 10 m (R, AB का मध्य-बिंदु है)।AR = 10 m (R, AB ka midpoint hai).

Example 25If length of three sides of a trapezium other than base are equal to 10 cm, then find the area of the trapezium when it is maximum.उदाहरण 25यदि किसी समलंब के आधार के अतिरिक्त तीनों भुजाओं की लंबाई 10 cm है, तो समलंब का अधिकतम क्षेत्रफल ज्ञात कीजिए।Example 25Agar kisi trapezium ki base ke alawa teeno sides 10 cm hon, to trapezium ka maximum area nikaaliye.
Solution — step by step (6)हल — चरण दर चरण (6)Hal — step by step (6)
  1. Drop perpendiculars DP and CQ on the base AB; \triangle APD \sim \triangle BQC and use Pythagoras.आधार AB पर लंब DP और CQ डालिए; \triangle APD \sim \triangle BQC और पाइथागोरस लगाइए।Base AB par perpendicular DP aur CQ daaliye; \triangle APD \sim \triangle BQC aur Pythagoras lagaiye.
    AP = QB = x,\quad DP = QC = \sqrt{100 - x^2}
  2. Area = ½ (sum of parallel sides) × height; the base is 2x + 10.क्षेत्रफल = ½ (समांतर भुजाओं का योग) × ऊँचाई; आधार 2x + 10 है।Area = ½ (parallel sides ka sum) × height; base 2x + 10 hai.
    A(x) = \tfrac{1}{2}(2x + 10 + 10)\sqrt{100 - x^2} = (x + 10)\sqrt{100 - x^2}
  3. Product rule, then a common denominator.गुणनफल नियम, फिर एक समान हर।Product rule, phir common denominator.
    A'(x) = \sqrt{100 - x^2} - \dfrac{x(x + 10)}{\sqrt{100 - x^2}} = \dfrac{-2x^2 - 10x + 100}{\sqrt{100 - x^2}}
  4. A distance cannot be negative.दूरी ऋणात्मक नहीं हो सकती।Doori negative nahi ho sakti.
    2x^2 + 10x - 100 = 0 \Rightarrow x = 5 \ \ (x = -10 \text{ rejected})
  5. Second derivative test → maximum at x = 5.द्वितीय अवकलज परीक्षण → x = 5 पर उच्चतम।Second derivative test → x = 5 par maximum.
    A''(x) = \dfrac{2x^3 - 300x - 1000}{(100 - x^2)^{3/2}},\quad A''(5) = \dfrac{-2250}{75\sqrt{75}} = \dfrac{-30}{\sqrt{75}} < 0
  6. Put x = 5.x = 5 रखिए।x = 5 daaliye.
    A(5) = 15\sqrt{75} = 75\sqrt{3}

✔ The maximum area is 75\sqrt{3} cm².अधिकतम क्षेत्रफल 75\sqrt{3} cm² है।Maximum area 75\sqrt{3} cm² hai.

Example 26Prove that the radius of the right circular cylinder of greatest curved surface area which can be inscribed in a given cone is half of that of the cone.उदाहरण 26सिद्ध कीजिए कि किसी दिए शंकु के अंतर्गत अधिकतम वक्र पृष्ठ वाले लंब वृत्तीय बेलन की त्रिज्या, शंकु की त्रिज्या की आधी होती है।Example 26Siddh kijiye ki diye gaye cone ke andar sabse bade curved surface wale right circular cylinder ka radius, cone ke radius ka aadha hota hai.
Solution — step by step (3)हल — चरण दर चरण (3)Hal — step by step (3)
  1. Cone: radius OC = r, height OA = h. Cylinder: radius OE = x, height QE; \triangle QEC \sim \triangle AOC.शंकु: त्रिज्या OC = r, ऊँचाई OA = h। बेलन: त्रिज्या OE = x, ऊँचाई QE; \triangle QEC \sim \triangle AOC।Cone: radius OC = r, height OA = h. Cylinder: radius OE = x, height QE; \triangle QEC \sim \triangle AOC.
    \dfrac{QE}{OA} = \dfrac{EC}{OC} \Rightarrow \dfrac{QE}{h} = \dfrac{r - x}{r} \Rightarrow QE = \dfrac{h(r - x)}{r}
  2. Curved surface area of the cylinder = 2\pi \times radius \times height.बेलन का वक्र पृष्ठ = 2\pi \times त्रिज्या \times ऊँचाई।Cylinder ka curved surface = 2\pi \times radius \times height.
    S(x) = 2\pi x \cdot \dfrac{h(r - x)}{r} = \dfrac{2\pi h}{r}(rx - x^2)
  3. Second derivative is negative for all x → maximum.द्वितीय अवकलज सभी x के लिए ऋणात्मक → उच्चतम।Second derivative sabhi x ke liye negative → maximum.
    S'(x) = \dfrac{2\pi h}{r}(r - 2x) = 0 \Rightarrow x = \dfrac{r}{2},\qquad S''(x) = -\dfrac{4\pi h}{r} < 0

✔ The curved surface is greatest when the cylinder's radius is \dfrac{r}{2} — half the radius of the cone.वक्र पृष्ठ तब अधिकतम है जब बेलन की त्रिज्या \dfrac{r}{2} हो — शंकु की त्रिज्या की आधी।Curved surface tab maximum hai jab cylinder ka radius \dfrac{r}{2} ho — cone ke radius ka aadha.

Open box from a square sheetवर्गाकार चादर से खुला डिब्बाSquare sheet se khula boxNCERT Exercise 6.3, Q17 · 4 tappable parts · 3DOpen
Loading experiment…
🏆 Topper box🏆 टॉपर बॉक्स🏆 Topper boxTopper shortcuts: (1) For a fixed sum, the product of two numbers is largest and the sum of their squares smallest when the numbers are equal (Ex. 22). (2) Maximising \sqrt{g(x)} is the same as maximising g(x) (when g \ge 0) — square the distance to avoid messy roots (Ex. 29 does this). (3) In optimisation, reject roots that make a length zero or negative, like x = 3 in Example 36 (it makes the breadth 3 - 2x < 0).टॉपर के छोटे रास्ते: (1) निश्चित योग के लिए, दो संख्याओं का गुणनफल सबसे बड़ा और वर्गों का योग सबसे छोटा तब होता है जब संख्याएँ बराबर हों (उदा. 22)। (2) \sqrt{g(x)} को अधिकतम/न्यूनतम करना, g(x) को करना ही है (जब g \ge 0) — दूरी का वर्ग लेकर उलझे मूल से बचिए (उदा. 29 यही करता है)। (3) ऐसे मूल हटा दीजिए जो किसी लंबाई को शून्य या ऋणात्मक बना दें, जैसे उदा. 36 में x = 3 (इससे चौड़ाई 3 - 2x < 0 हो जाती है)।Topper shortcuts: (1) Fixed sum ke liye do numbers ka product sabse bada aur squares ka sum sabse chhota tab hota hai jab numbers barabar hon (Ex. 22). (2) \sqrt{g(x)} ko maximum/minimum karna, g(x) ko karna hi hai (jab g \ge 0) — doori ka square lekar root se bachiye (Ex. 29 yahi karta hai). (3) Aise roots hata dijiye jo kisi length ko zero ya negative bana dein, jaise Ex. 36 mein x = 3 (isse breadth 3 - 2x < 0 ho jaati hai).
⚠️ Mistakes that cost marks⚠️ ग़लतियाँ जिनसे अंक कटते हैं⚠️ Galtiyan jinse marks katte hain(1) f'(c) = 0 alone does not prove a maximum or minimum — always apply a test (x^3 at 0 is neither). (2) "Local maximum value" means f(c), not c — give the value when it is asked. (3) A local maximum value can be smaller than a local minimum value of the same function. (4) When f''(c) = 0, do not conclude "inflection" straight away — go back to the first derivative test. (5) Where f is not differentiable (like |x| at 0), use the first derivative test.(1) केवल f'(c) = 0 से उच्चतम या निम्नतम सिद्ध नहीं होता — हमेशा परीक्षण लगाइए (x^3 में 0 पर दोनों में से कुछ नहीं)। (2) "स्थानीय उच्चतम मान" का अर्थ f(c) है, c नहीं — पूछे जाने पर मान दीजिए। (3) किसी फलन का स्थानीय उच्चतम मान उसके स्थानीय निम्नतम मान से छोटा भी हो सकता है। (4) f''(c) = 0 हो तो सीधे "नति परिवर्तन" मत लिखिए — प्रथम अवकलज परीक्षण पर लौटिए। (5) जहाँ f अवकलनीय नहीं (जैसे |x| में 0 पर), वहाँ प्रथम अवकलज परीक्षण लगाइए।(1) Sirf f'(c) = 0 se maximum ya minimum prove nahi hota — hamesha test lagaiye (x^3 mein 0 par kuch nahi). (2) "Local maximum value" ka matlab f(c) hai, c nahi — poocha jaaye to value dijiye. (3) Ek function ki local maximum value uski local minimum value se chhoti bhi ho sakti hai. (4) f''(c) = 0 ho to seedha "inflection" mat likhiye — first derivative test par jaaiye. (5) Jahan f differentiable nahi (jaise |x| mein 0 par), wahan first derivative test lagaiye.
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(Exercise 6.3, Q3 ii) Find the local maxima and local minima of g(x) = x^3 - 3x, and the local maximum and minimum values.(प्रश्नावली 6.3, प्र. 3 ii) g(x) = x^3 - 3x के स्थानीय उच्चतम और निम्नतम तथा उनके मान ज्ञात कीजिए।(Exercise 6.3, Q3 ii) g(x) = x^3 - 3x ke local maxima aur local minima aur unki values nikaaliye.

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Local minimum at x = 1, local minimum value -2; local maximum at x = -1, local maximum value 2.x = 1 पर स्थानीय निम्नतम, मान -2; x = -1 पर स्थानीय उच्चतम, मान 2।x = 1 par local minimum, value -2; x = -1 par local maximum, value 2.

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(Exercise 6.3, Q3 v) Find the local maxima and minima of f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x + 15.(प्रश्नावली 6.3, प्र. 3 v) f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x + 15 के स्थानीय उच्चतम और निम्नतम ज्ञात कीजिए।(Exercise 6.3, Q3 v) f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x + 15 ke local maxima aur minima nikaaliye.

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Local maximum at x = 1, value 19; local minimum at x = 3, value 15.x = 1 पर स्थानीय उच्चतम, मान 19; x = 3 पर स्थानीय निम्नतम, मान 15।x = 1 par local maximum, value 19; x = 3 par local minimum, value 15.

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(Exercise 6.3, Q13) Find two numbers whose sum is 24 and whose product is as large as possible.(प्रश्नावली 6.3, प्र. 13) ऐसी दो संख्याएँ ज्ञात कीजिए जिनका योग 24 है और गुणनफल अधिकतम हो।(Exercise 6.3, Q13) Do numbers jinka sum 24 ho aur product sabse bada ho.

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12 and 12.12 और 12।12 aur 12.

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(Exercise 6.3, Q17) A square piece of tin of side 18 cm is made into a box without top by cutting a square from each corner and folding up the flaps. What should be the side of the square cut off so that the volume is maximum?(प्रश्नावली 6.3, प्र. 17) 18 cm भुजा वाली टिन की वर्गाकार चादर के हर कोने से एक वर्ग काटकर और फलकों को मोड़कर बिना ढक्कन का डिब्बा बनाना है। काटे जाने वाले वर्ग की भुजा कितनी हो कि आयतन अधिकतम हो?(Exercise 6.3, Q17) 18 cm side wali tin ki square sheet ke har kone se square kaat kar aur flaps mod kar bina dhakkan ka box banana hai. Kaate gaye square ki side kitni ho ki volume maximum ho?

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3 cm (V = x(18 - 2x)^2, V'(x) = 12(x - 3)(x - 9); x = 9 is impossible). Try it in the box lab above.3 cm (V = x(18 - 2x)^2, V'(x) = 12(x - 3)(x - 9); x = 9 संभव नहीं)। ऊपर की डिब्बा लैब में करके देखिए।3 cm (V = x(18 - 2x)^2, V'(x) = 12(x - 3)(x - 9); x = 9 possible nahi). Upar wali box lab mein karke dekhiye.

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(Exercise 6.3, Q22) A wire of length 28 m is cut into two pieces; one is made into a square and the other into a circle. What should the lengths be so that the combined area is minimum?(प्रश्नावली 6.3, प्र. 22) 28 m लंबे तार को दो टुकड़ों में काटकर एक से वर्ग और दूसरे से वृत्त बनाना है। टुकड़ों की लंबाई क्या हो कि दोनों का संयुक्त क्षेत्रफल न्यूनतम हो?(Exercise 6.3, Q22) 28 m ke taar ko do tukdon mein kaat kar ek se square aur doosre se circle banana hai. Tukdon ki length kya ho ki combined area minimum ho?

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\dfrac{112}{\pi + 4} m (for the square) and \dfrac{28\pi}{\pi + 4} m (for the circle).\dfrac{112}{\pi + 4} m (वर्ग के लिए) और \dfrac{28\pi}{\pi + 4} m (वृत्त के लिए)।\dfrac{112}{\pi + 4} m (square ke liye) aur \dfrac{28\pi}{\pi + 4} m (circle ke liye).

6.4.1Maximum and Minimum Values of a Function in a Closed Intervalसंवृत अंतराल में फलन के उच्चतम और निम्नतम मानClosed interval mein function ki maximum aur minimum values

Take f(x) = x + 2 on (0, 1): it is continuous but has neither a maximum nor a minimum value (not even local ones). Extend the domain to the closed interval [0, 1]: now it has maximum value 3 = f(1) and minimum value 2 = f(0). These are called the absolute maximum value (global maximum or greatest value) and absolute minimum value (global minimum or least value) of f on [0, 1].(0, 1) पर f(x) = x + 2 लीजिए: यह संतत है पर इसका न उच्चतम मान है न निम्नतम (स्थानीय भी नहीं)। प्रांत को संवृत अंतराल [0, 1] तक बढ़ाइए: अब उच्चतम मान 3 = f(1) और निम्नतम मान 2 = f(0) है। इन्हें [0, 1] पर f का निरपेक्ष उच्चतम मान (सार्वत्रिक उच्चतम या महत्तम मान) और निरपेक्ष निम्नतम मान (सार्वत्रिक निम्नतम या न्यूनतम मान) कहते हैं।(0, 1) par f(x) = x + 2 lijiye: ye continuous hai par iski na maximum value hai na minimum (local bhi nahi). Domain ko closed interval [0, 1] tak badhaiye: ab maximum value 3 = f(1) aur minimum value 2 = f(0) hai. Inhe [0, 1] par f ki absolute maximum value (global maximum / greatest value) aur absolute minimum value (global minimum / least value) kehte hain.

On a closed interval a function can have local maxima/minima inside and its absolute maximum/minimum at an end point — the absolute value may be different from the local value (look at the picture below).संवृत अंतराल में फलन के अंदर स्थानीय उच्चतम/निम्नतम हो सकते हैं और निरपेक्ष उच्चतम/निम्नतम किसी अंत्य बिंदु पर — निरपेक्ष मान स्थानीय मान से अलग हो सकता है (नीचे का चित्र देखिए)।Closed interval mein function ke andar local maxima/minima ho sakte hain aur absolute maximum/minimum kisi end point par — absolute value local value se alag ho sakti hai (neeche ki picture dekhiye).

📐 Theorem📐 प्रमेय📐 TheoremTheorem 5Let f be a continuous function on an interval I = [a, b]. Then f has the absolute maximum value and f attains it at least once in I. Also, f has the absolute minimum value and attains it at least once in I.प्रमेय 5मान लीजिए अंतराल I = [a, b] पर f एक संतत फलन है। तब f का निरपेक्ष उच्चतम मान होता है और I में f इसे कम से कम एक बार प्राप्त करता है। इसी प्रकार f का निरपेक्ष निम्नतम मान होता है और I में कम से कम एक बार प्राप्त होता है।Theorem 5Maan lijiye interval I = [a, b] par f continuous hai. Tab f ki absolute maximum value hoti hai aur I mein f use kam se kam ek baar leta hai. Isi tarah absolute minimum value bhi hoti hai aur I mein kam se kam ek baar milti hai.
📐 Theorem📐 प्रमेय📐 TheoremTheorem 6Let f be a differentiable function on a closed interval I and let c be any interior point of I. Then (i) f'(c) = 0 if f attains its absolute maximum value at c; (ii) f'(c) = 0 if f attains its absolute minimum value at c.प्रमेय 6मान लीजिए संवृत अंतराल I पर f अवकलनीय फलन है और c, I का कोई आंतरिक बिंदु है। तब (i) यदि c पर f निरपेक्ष उच्चतम मान प्राप्त करता है तो f'(c) = 0; (ii) यदि c पर f निरपेक्ष निम्नतम मान प्राप्त करता है तो f'(c) = 0।Theorem 6Maan lijiye closed interval I par f differentiable hai aur c, I ka koi interior point hai. Tab (i) agar c par f absolute maximum value leta hai to f'(c) = 0; (ii) agar c par absolute minimum value leta hai to f'(c) = 0.
Working Rule (NCERT)Step 1: find all critical points of f in the interval (where f'(x) = 0 or f is not differentiable). Step 2: take the end points of the interval. Step 3: calculate the values of f at all these points. Step 4: the largest of these values is the absolute maximum (greatest) value and the smallest is the absolute minimum (least) value.कार्य-नियम (NCERT)चरण 1: अंतराल में f के सभी क्रांतिक बिंदु ज्ञात कीजिए (जहाँ f'(x) = 0 या f अवकलनीय नहीं)। चरण 2: अंतराल के अंत्य बिंदु लीजिए। चरण 3: इन सभी बिंदुओं पर f के मान निकालिए। चरण 4: इनमें सबसे बड़ा मान निरपेक्ष उच्चतम (महत्तम) मान और सबसे छोटा निरपेक्ष निम्नतम (न्यूनतम) मान है।Working Rule (NCERT)Step 1: interval mein f ke saare critical points nikaaliye (jahan f'(x) = 0 ya f differentiable nahi). Step 2: interval ke end points lijiye. Step 3: in sab points par f ki values nikaaliye. Step 4: inmein sabse badi value absolute maximum (greatest) aur sabse chhoti absolute minimum (least) hai.
Absolute maximum and minimum on a closed intervalसंवृत अंतराल पर निरपेक्ष उच्चतम और निम्नतमClosed interval par absolute maximum aur minimumNCERT Example 27 · 9 tappable partsOpen
Example 27Find the absolute maximum and minimum values of a function f given by f(x) = 2x^3 - 15x^2 + 36x + 1 on the interval [1, 5].उदाहरण 27अंतराल [1, 5] पर f(x) = 2x^3 - 15x^2 + 36x + 1 द्वारा प्रदत्त फलन f के निरपेक्ष उच्चतम और निम्नतम मान ज्ञात कीजिए।Example 27Interval [1, 5] par f(x) = 2x^3 - 15x^2 + 36x + 1 ki absolute maximum aur minimum values nikaaliye.
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. Critical points (both inside [1, 5]).क्रांतिक बिंदु (दोनों [1, 5] के अंदर)।Critical points (dono [1, 5] ke andar).
    f'(x) = 6x^2 - 30x + 36 = 6(x - 3)(x - 2) = 0 \Rightarrow x = 2,\ 3
  2. Values at the critical points and at the end points 1 and 5.क्रांतिक बिंदुओं और अंत्य बिंदुओं 1 और 5 पर मान।Critical points aur end points 1 aur 5 par values.
    f(1) = 24,\quad f(2) = 29,\quad f(3) = 28,\quad f(5) = 56

✔ Absolute maximum value 56 at x = 5; absolute minimum value 24 at x = 1.निरपेक्ष उच्चतम मान 56, x = 5 पर; निरपेक्ष निम्नतम मान 24, x = 1 पर।Absolute maximum value 56, x = 5 par; absolute minimum value 24, x = 1 par.

Example 28Find absolute maximum and minimum values of a function f given by f(x) = 12x^{4/3} - 6x^{1/3}, x \in [-1, 1].उदाहरण 28f(x) = 12x^{4/3} - 6x^{1/3}, x \in [-1, 1] द्वारा प्रदत्त फलन f के निरपेक्ष उच्चतम और निम्नतम मान ज्ञात कीजिए।Example 28f(x) = 12x^{4/3} - 6x^{1/3}, x \in [-1, 1] ki absolute maximum aur minimum values nikaaliye.
Solution — step by step (3)हल — चरण दर चरण (3)Hal — step by step (3)
  1. Differentiate and take a common denominator.अवकलन करके एक समान हर लीजिए।Differentiate karke common denominator lijiye.
    f'(x) = 16x^{1/3} - \dfrac{2}{x^{2/3}} = \dfrac{2(8x - 1)}{x^{2/3}}
  2. So the critical points are x = 0 and x = \frac{1}{8}.अतः क्रांतिक बिंदु x = 0 और x = \frac{1}{8} हैं।Isliye critical points x = 0 aur x = \frac{1}{8} hain.
    f'(x) = 0 \Rightarrow x = \dfrac{1}{8};\qquad f'(0) \text{ not defined}
  3. Values at the critical points and the end points ((-1)^{4/3} = 1, (-1)^{1/3} = -1).क्रांतिक बिंदुओं और अंत्य बिंदुओं पर मान ((-1)^{4/3} = 1, (-1)^{1/3} = -1)।Critical points aur end points par values ((-1)^{4/3} = 1, (-1)^{1/3} = -1).
    f(-1) = 12 + 6 = 18,\quad f(0) = 0,\quad f\left(\tfrac{1}{8}\right) = 12\cdot\tfrac{1}{16} - 6\cdot\tfrac{1}{2} = -\tfrac{9}{4},\quad f(1) = 6

✔ Absolute maximum value 18 at x = -1; absolute minimum value -\dfrac{9}{4} at x = \dfrac{1}{8}.निरपेक्ष उच्चतम मान 18, x = -1 पर; निरपेक्ष निम्नतम मान -\dfrac{9}{4}, x = \dfrac{1}{8} पर।Absolute maximum value 18, x = -1 par; absolute minimum value -\dfrac{9}{4}, x = \dfrac{1}{8} par.

Example 29An Apache helicopter of enemy is flying along the curve given by y = x^2 + 7. A soldier, placed at (3, 7), wants to shoot down the helicopter when it is nearest to him. Find the nearest distance.उदाहरण 29दुश्मन का एक अपाचे हेलिकॉप्टर वक्र y = x^2 + 7 के अनुगत उड़ रहा है। बिंदु (3, 7) पर स्थित एक सैनिक उस हेलिकॉप्टर को तब गोली मारना चाहता है जब वह उसके निकटतम हो। निकटतम दूरी ज्ञात कीजिए।Example 29Dushman ka ek Apache helicopter curve y = x^2 + 7 par ud raha hai. Point (3, 7) par khada soldier helicopter ko tab maarna chahta hai jab wo sabse paas ho. Sabse kam doori nikaaliye.
Solution — step by step (4)हल — चरण दर चरण (4)Hal — step by step (4)
  1. The helicopter is at (x, x^2 + 7).हेलिकॉप्टर (x, x^2 + 7) पर है।Helicopter (x, x^2 + 7) par hai.
    \text{distance} = \sqrt{(x - 3)^2 + (x^2 + 7 - 7)^2} = \sqrt{(x - 3)^2 + x^4}
  2. Minimise the square of the distance (same point, simpler algebra).दूरी के वर्ग को न्यूनतम कीजिए (वही बिंदु, आसान बीजगणित)।Doori ke square ko minimum kijiye (wahi point, aasaan algebra).
    f(x) = (x - 3)^2 + x^4,\quad f'(x) = 2(x - 3) + 4x^3 = 2(x - 1)(2x^2 + 2x + 3)
  3. Its discriminant is 4 - 24 < 0.इसका विविक्तकर 4 - 24 < 0 है।Iska discriminant 4 - 24 < 0 hai.
    f'(x) = 0 \Rightarrow x = 1 \quad (2x^2 + 2x + 3 = 0 \text{ has no real roots})
  4. Only one critical point; comparing with another value shows \sqrt{5} is the minimum.केवल एक क्रांतिक बिंदु; किसी दूसरे मान से तुलना करने पर \sqrt{5} न्यूनतम सिद्ध होता है।Sirf ek critical point; kisi aur value se compare karne par \sqrt{5} minimum nikalta hai.
    f(1) = (1 - 3)^2 + 1^4 = 5,\quad \text{distance} = \sqrt{5};\qquad \sqrt{f(0)} = 3 > \sqrt{5}

✔ The nearest distance between the soldier and the helicopter is \sqrt{5} units.सैनिक और हेलिकॉप्टर के बीच निकटतम दूरी \sqrt{5} इकाई है।Soldier aur helicopter ke beech sabse kam doori \sqrt{5} units hai.

✍️ Try it✍️ स्वयं हल कीजिए✍️ Khud try kijiye

(Exercise 6.3, Q5 i) Find the absolute maximum and minimum values of f(x) = x^3 on [-2, 2].(प्रश्नावली 6.3, प्र. 5 i) [-2, 2] पर f(x) = x^3 के निरपेक्ष उच्चतम और निम्नतम मान ज्ञात कीजिए।(Exercise 6.3, Q5 i) [-2, 2] par f(x) = x^3 ki absolute maximum aur minimum values nikaaliye.

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Absolute minimum value -8 (at x = -2), absolute maximum value 8 (at x = 2).निरपेक्ष निम्नतम मान -8 (x = -2 पर), निरपेक्ष उच्चतम मान 8 (x = 2 पर)।Absolute minimum value -8 (x = -2 par), absolute maximum value 8 (x = 2 par).

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(Exercise 6.3, Q7) Find both the maximum value and the minimum value of 3x^4 - 8x^3 + 12x^2 - 48x + 25 on [0, 3].(प्रश्नावली 6.3, प्र. 7) [0, 3] पर 3x^4 - 8x^3 + 12x^2 - 48x + 25 के उच्चतम और निम्नतम मान ज्ञात कीजिए।(Exercise 6.3, Q7) [0, 3] par 3x^4 - 8x^3 + 12x^2 - 48x + 25 ki maximum aur minimum values nikaaliye.

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Minimum at x = 2, minimum value -39; maximum at x = 0, maximum value 25. (Here f'(x) = 12(x - 2)(x^2 + 2) and f(3) = 16.)x = 2 पर निम्नतम, मान -39; x = 0 पर उच्चतम, मान 25। (यहाँ f'(x) = 12(x - 2)(x^2 + 2) और f(3) = 16।)x = 2 par minimum, value -39; x = 0 par maximum, value 25. (Yahan f'(x) = 12(x - 2)(x^2 + 2) aur f(3) = 16.)

✍️ Try it✍️ स्वयं हल कीजिए✍️ Khud try kijiye

(Exercise 6.3, Q6) Find the maximum profit that a company can make, if the profit function is p(x) = 41 - 72x - 18x^2.(प्रश्नावली 6.3, प्र. 6) यदि लाभ फलन p(x) = 41 - 72x - 18x^2 है, तो कंपनी का अधिकतम लाभ ज्ञात कीजिए।(Exercise 6.3, Q6) Profit function p(x) = 41 - 72x - 18x^2 ho to company ka maximum profit nikaaliye.

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Maximum profit = 113 units (at x = -2, where p'(x) = -72 - 36x = 0 and p''(x) = -36 < 0).अधिकतम लाभ = 113 इकाई (x = -2 पर, जहाँ p'(x) = -72 - 36x = 0 और p''(x) = -36 < 0)।Maximum profit = 113 units (x = -2 par, jahan p'(x) = -72 - 36x = 0 aur p''(x) = -36 < 0).

⚠️ Mistakes that cost marks⚠️ ग़लतियाँ जिनसे अंक कटते हैं⚠️ Galtiyan jinse marks katte hain(1) Never forget the end points on a closed interval — in Example 27 both answers come from end points. (2) Include points where f' is not defined (like x = 0 in Example 28). (3) Throw away critical points that lie outside the given interval. (4) Absolute max/min are values of f; say also where they occur.(1) संवृत अंतराल में अंत्य बिंदु कभी मत भूलिए — उदाहरण 27 में दोनों उत्तर अंत्य बिंदुओं से आते हैं। (2) वे बिंदु भी लीजिए जहाँ f' परिभाषित नहीं (जैसे उदाहरण 28 में x = 0)। (3) जो क्रांतिक बिंदु दिए अंतराल के बाहर हैं, उन्हें छोड़ दीजिए। (4) निरपेक्ष उच्चतम/निम्नतम f के मान हैं; वे कहाँ प्राप्त होते हैं यह भी लिखिए।(1) Closed interval mein end points kabhi mat bhooliye — Example 27 mein dono answers end points se aate hain. (2) Wo points bhi lijiye jahan f' defined nahi (jaise Example 28 mein x = 0). (3) Jo critical points diye interval ke bahar hain, unhe chhod dijiye. (4) Absolute max/min f ki values hain; wo kahan milti hain ye bhi likhiye.

Miscellaneous Examplesविविध उदाहरणMiscellaneous Examples

Example 30A car starts from a point P at time t = 0 seconds and stops at point Q. The distance x, in metres, covered by it, in t seconds is given by x = t^2\left(2 - \dfrac{t}{3}\right). Find the time taken by it to reach Q and also find distance between P and Q.उदाहरण 30एक कार समय t = 0 पर बिंदु P से चलना प्रारंभ करके बिंदु Q पर रुक जाती है। t सेकंड में कार द्वारा तय की गई दूरी x मीटर में x = t^2\left(2 - \dfrac{t}{3}\right) है। कार को Q तक पहुँचने में लगा समय और P तथा Q के बीच की दूरी ज्ञात कीजिए।Example 30Ek car time t = 0 par point P se chalti hai aur point Q par ruk jaati hai. t second mein tay ki gayi doori x (metre) x = t^2\left(2 - \dfrac{t}{3}\right) hai. Q tak pahunchne ka time aur P aur Q ke beech ki doori nikaaliye.
Solution — step by step (3)हल — चरण दर चरण (3)Hal — step by step (3)
  1. Velocity is the rate of change of distance.वेग दूरी के परिवर्तन की दर है।Velocity distance ka rate of change hai.
    v = \dfrac{dx}{dt} = 4t - t^2 = t(4 - t)
  2. The car is at rest at P (t = 0) and at Q, so at Q, t = 4.कार P (t = 0) और Q पर विराम में है, अतः Q पर t = 4।Car P (t = 0) aur Q par ruki hai, isliye Q par t = 4.
    v = 0 \Rightarrow t = 0 \text{ or } t = 4
  3. Distance covered in 4 seconds.4 सेकंड में तय दूरी।4 second mein tay doori.
    x\big|_{t = 4} = 4^2\left(2 - \dfrac{4}{3}\right) = 16 \cdot \dfrac{2}{3} = \dfrac{32}{3}

✔ The car reaches Q after 4 seconds; PQ = \dfrac{32}{3} m.कार 4 सेकंड बाद Q पर पहुँचती है; PQ = \dfrac{32}{3} m।Car 4 second baad Q par pahunchti hai; PQ = \dfrac{32}{3} m.

Example 31A water tank has the shape of an inverted right circular cone with its axis vertical and vertex lowermost. Its semi-vertical angle is \tan^{-1}(0.5). Water is poured into it at a constant rate of 5 cubic metre per hour. Find the rate at which the level of the water is rising at the instant when the depth of water in the tank is 4 m.उदाहरण 31पानी की एक टंकी उलटे लंब वृत्तीय शंकु के आकार की है जिसकी धुरी ऊर्ध्वाधर है और शीर्ष नीचे है। इसका अर्ध-शीर्ष कोण \tan^{-1}(0.5) है। इसमें 5 घन मीटर प्रति घंटा की अचर दर से पानी भरा जाता है। जब टंकी में पानी की गहराई 4 m है, तो पानी का तल किस दर से ऊपर उठ रहा है?Example 31Paani ki tanki ulte right circular cone ke shape ki hai, axis vertical aur vertex neeche. Semi-vertical angle \tan^{-1}(0.5) hai. Isme 5 cubic metre per hour ki constant dar se paani daala jaata hai. Jab paani ki gehraai 4 m hai, paani ka level kis dar se upar uth raha hai?
Solution — step by step (4)हल — चरण दर चरण (4)Hal — step by step (4)
  1. r = radius of the water surface, h = depth, \alpha = semi-vertical angle.r = पानी की सतह की त्रिज्या, h = गहराई, \alpha = अर्ध-शीर्ष कोण।r = paani ki surface ka radius, h = gehraai, \alpha = semi-vertical angle.
    \tan\alpha = \dfrac{r}{h} = 0.5 \Rightarrow r = \dfrac{h}{2}
  2. Volume of water in terms of h only.पानी का आयतन केवल h में।Paani ka volume sirf h mein.
    V = \dfrac{1}{3}\pi r^2 h = \dfrac{1}{3}\pi\left(\dfrac{h}{2}\right)^2 h = \dfrac{\pi h^3}{12}
  3. Chain rule; \frac{dV}{dt} = 5 m³/h, h = 4 m.शृंखला नियम; \frac{dV}{dt} = 5 m³/h, h = 4 m।Chain rule; \frac{dV}{dt} = 5 m³/h, h = 4 m.
    \dfrac{dV}{dt} = \dfrac{\pi}{4}h^2\,\dfrac{dh}{dt} \Rightarrow 5 = \dfrac{\pi}{4}(4)^2\,\dfrac{dh}{dt}
  4. Solve for \frac{dh}{dt}.\frac{dh}{dt} के लिए हल कीजिए।\frac{dh}{dt} ke liye solve kijiye.
    \dfrac{dh}{dt} = \dfrac{5}{4\pi} = \dfrac{35}{88}\ \text{m/h} \quad \left(\pi = \dfrac{22}{7}\right)

✔ The water level is rising at \dfrac{35}{88} m/h.पानी का तल \dfrac{35}{88} m/h की दर से ऊपर उठ रहा है।Paani ka level \dfrac{35}{88} m/h ki dar se upar uth raha hai.

Example 32A man of height 2 metres walks at a uniform speed of 5 km/h away from a lamp post which is 6 metres high. Find the rate at which the length of his shadow increases.उदाहरण 322 मीटर ऊँचा एक आदमी 6 मीटर ऊँचे बिजली के खंभे से दूर 5 km/h की समान चाल से चलता है। उसकी छाया की लंबाई की वृद्धि-दर ज्ञात कीजिए।Example 322 metre lamba aadmi 6 metre oonche lamp post se door 5 km/h ki same speed se chalta hai. Uski parchhaai ki length kis dar se badhti hai?
Solution — step by step (3)हल — चरण दर चरण (3)Hal — step by step (3)
  1. AB = lamp post, MN = man, MS = s = shadow, AM = l; \triangle MSN \sim \triangle ASB.AB = खंभा, MN = आदमी, MS = s = छाया, AM = l; \triangle MSN \sim \triangle ASB।AB = khambha, MN = aadmi, MS = s = parchhaai, AM = l; \triangle MSN \sim \triangle ASB.
    \dfrac{MS}{AS} = \dfrac{MN}{AB} \Rightarrow \dfrac{s}{AS} = \dfrac{2}{6} \Rightarrow AS = 3s
  2. Differentiate with respect to time.समय के सापेक्ष अवकलन कीजिए।Time ke respect mein differentiate kijiye.
    l = AM = 3s - s = 2s \Rightarrow \dfrac{dl}{dt} = 2\,\dfrac{ds}{dt}
  3. The man walks at 5 km/h.आदमी 5 km/h से चलता है।Aadmi 5 km/h se chalta hai.
    \dfrac{dl}{dt} = 5 \Rightarrow \dfrac{ds}{dt} = \dfrac{5}{2}

✔ The shadow lengthens at \dfrac{5}{2} km/h.छाया \dfrac{5}{2} km/h की दर से बढ़ती है।Parchhaai \dfrac{5}{2} km/h ki dar se badhti hai.

Example 33Find intervals in which the function given by f(x) = \dfrac{3}{10}x^4 - \dfrac{4}{5}x^3 - 3x^2 + \dfrac{36}{5}x + 11 is (a) increasing (b) decreasing.उदाहरण 33वे अंतराल ज्ञात कीजिए जिनमें f(x) = \dfrac{3}{10}x^4 - \dfrac{4}{5}x^3 - 3x^2 + \dfrac{36}{5}x + 11 द्वारा प्रदत्त फलन (a) वर्धमान (b) ह्रासमान है।Example 33Wo intervals nikaaliye jinmein f(x) = \dfrac{3}{10}x^4 - \dfrac{4}{5}x^3 - 3x^2 + \dfrac{36}{5}x + 11 (a) increasing (b) decreasing hai.
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. Differentiate, take \frac{6}{5} common and factorise (x = 1 is a root of x^3 - 2x^2 - 5x + 6).अवकलन करके \frac{6}{5} उभयनिष्ठ लीजिए और गुणनखंड कीजिए (x = 1, x^3 - 2x^2 - 5x + 6 का मूल है)।Differentiate karke \frac{6}{5} common lijiye aur factorise kijiye (x = 1, x^3 - 2x^2 - 5x + 6 ka root hai).
    f'(x) = \dfrac{6}{5}x^3 - \dfrac{12}{5}x^2 - 6x + \dfrac{36}{5} = \dfrac{6}{5}(x - 1)(x + 2)(x - 3)
  2. Test points: x = -3 gives (-4)(-1)(-6) < 0; x = 0 gives (-1)(2)(-3) = 6 > 0; x = 2 gives (1)(4)(-1) < 0; x = 4 gives > 0.परीक्षण बिंदु: x = -3 से (-4)(-1)(-6) < 0; x = 0 से (-1)(2)(-3) = 6 > 0; x = 2 से (1)(4)(-1) < 0; x = 4 से > 0।Test points: x = -3 se (-4)(-1)(-6) < 0; x = 0 se (-1)(2)(-3) = 6 > 0; x = 2 se (1)(4)(-1) < 0; x = 4 se > 0.
    (-\infty, -2): -;\quad (-2, 1): +;\quad (1, 3): -;\quad (3, \infty): +

✔ (a) Increasing in (-2, 1) and (3, \infty); (b) decreasing in (-\infty, -2) and (1, 3).(a) (-2, 1) और (3, \infty) में वर्धमान; (b) (-\infty, -2) और (1, 3) में ह्रासमान।(a) (-2, 1) aur (3, \infty) mein increasing; (b) (-\infty, -2) aur (1, 3) mein decreasing.

Example 34Show that the function f given by f(x) = \tan^{-1}(\sin x + \cos x), x > 0 is always an increasing function in \left(0, \dfrac{\pi}{4}\right).उदाहरण 34दिखाइए कि f(x) = \tan^{-1}(\sin x + \cos x), x > 0 द्वारा प्रदत्त फलन f, \left(0, \dfrac{\pi}{4}\right) में सदैव वर्धमान है।Example 34Dikhaiye ki f(x) = \tan^{-1}(\sin x + \cos x), x > 0, \left(0, \dfrac{\pi}{4}\right) mein hamesha increasing hai.
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. Chain rule; (\sin x + \cos x)^2 = 1 + \sin 2x.शृंखला नियम; (\sin x + \cos x)^2 = 1 + \sin 2x।Chain rule; (\sin x + \cos x)^2 = 1 + \sin 2x.
    f'(x) = \dfrac{\cos x - \sin x}{1 + (\sin x + \cos x)^2} = \dfrac{\cos x - \sin x}{2 + \sin 2x}
  2. The denominator is positive and the numerator \cos x - \sin x > 0 there.हर धनात्मक है और वहाँ अंश \cos x - \sin x > 0 है।Denominator positive hai aur wahan numerator \cos x - \sin x > 0 hai.
    2 + \sin 2x > 0;\qquad 0 < x < \tfrac{\pi}{4} \Rightarrow \tan x < 1 \Rightarrow \cos x > \sin x

✔ f'(x) > 0 in \left(0, \dfrac{\pi}{4}\right), so f is increasing there.\left(0, \dfrac{\pi}{4}\right) में f'(x) > 0, अतः वहाँ f वर्धमान है।\left(0, \dfrac{\pi}{4}\right) mein f'(x) > 0, isliye wahan f increasing hai.

Example 35A circular disc of radius 3 cm is being heated. Due to expansion, its radius increases at the rate of 0.05 cm/s. Find the rate at which its area is increasing when radius is 3.2 cm.उदाहरण 353 cm त्रिज्या की एक वृत्ताकार चकती को गर्म किया जाता है। प्रसार के कारण उसकी त्रिज्या 0.05 cm/s की दर से बढ़ती है। जब त्रिज्या 3.2 cm है, तो क्षेत्रफल किस दर से बढ़ रहा है?Example 353 cm radius ki circular disc garam ki jaati hai. Phailne se uska radius 0.05 cm/s ki dar se badhta hai. Radius 3.2 cm ho tab area kis dar se badh raha hai?
Solution — step by step (2)हल — चरण दर चरण (2)Hal — step by step (2)
  1. Chain rule.शृंखला नियम।Chain rule.
    A = \pi r^2 \Rightarrow \dfrac{dA}{dt} = 2\pi r\,\dfrac{dr}{dt}
  2. Put r = 3.2 cm and \frac{dr}{dt} = 0.05 cm/s.r = 3.2 cm और \frac{dr}{dt} = 0.05 cm/s रखिए।r = 3.2 cm aur \frac{dr}{dt} = 0.05 cm/s daaliye.
    = 2\pi(3.2)(0.05) = 0.320\pi

✔ The area is increasing at 0.320\pi cm²/s.क्षेत्रफल 0.320\pi cm²/s की दर से बढ़ रहा है।Area 0.320\pi cm²/s ki dar se badh raha hai.

Example 36An open topped box is to be constructed by removing equal squares from each corner of a 3 metre by 8 metre rectangular sheet of aluminium and folding up the sides. Find the volume of the largest such box.उदाहरण 363 मीटर × 8 मीटर की एल्युमीनियम की आयताकार चादर के प्रत्येक कोने से बराबर वर्ग काटकर और किनारों को मोड़कर एक ऊपर से खुला डिब्बा बनाना है। ऐसे सबसे बड़े डिब्बे का आयतन ज्ञात कीजिए।Example 363 metre × 8 metre ki aluminium sheet ke har kone se barabar squares kaat kar aur sides mod kar upar se khula box banana hai. Aise sabse bade box ka volume nikaaliye.
Solution — step by step (5)हल — चरण दर चरण (5)Hal — step by step (5)
  1. Side of removed square = x m = height; length 8 - 2x, breadth 3 - 2x.काटे गए वर्ग की भुजा = x m = ऊँचाई; लंबाई 8 - 2x, चौड़ाई 3 - 2x।Kaate gaye square ki side = x m = height; length 8 - 2x, breadth 3 - 2x.
    V(x) = x(3 - 2x)(8 - 2x) = 4x^3 - 22x^2 + 24x
  2. Critical points.क्रांतिक बिंदु।Critical points.
    V'(x) = 12x^2 - 44x + 24 = 4(x - 3)(3x - 2) = 0 \Rightarrow x = 3,\ \tfrac{2}{3}
  3. So x = \frac{2}{3} (we need 0 < x < 1.5).अतः x = \frac{2}{3} (हमें 0 < x < 1.5 चाहिए)।Isliye x = \frac{2}{3} (humein 0 < x < 1.5 chahiye).
    x \ne 3 \quad (\text{breadth } 3 - 2x \text{ would be negative})
  4. Second derivative test → maximum.द्वितीय अवकलज परीक्षण → उच्चतम।Second derivative test → maximum.
    V''(x) = 24x - 44,\quad V''\left(\tfrac{2}{3}\right) = 16 - 44 = -28 < 0
  5. Largest volume.अधिकतम आयतन।Maximum volume.
    V\left(\tfrac{2}{3}\right) = 4\left(\tfrac{2}{3}\right)^3 - 22\left(\tfrac{2}{3}\right)^2 + 24\left(\tfrac{2}{3}\right) = \dfrac{200}{27}

✔ Cut squares of side \dfrac{2}{3} m; the largest volume is \dfrac{200}{27} m³.\dfrac{2}{3} m भुजा के वर्ग काटिए; सबसे बड़ा आयतन \dfrac{200}{27} m³ है।\dfrac{2}{3} m side ke squares kaatiye; sabse bada volume \dfrac{200}{27} m³ hai.

Example 37Manufacturer can sell x items at a price of rupees \left(5 - \dfrac{x}{100}\right) each. The cost price of x items is Rs \left(\dfrac{x}{5} + 500\right). Find the number of items he should sell to earn maximum profit.उदाहरण 37एक निर्माता x वस्तुएँ \left(5 - \dfrac{x}{100}\right) रुपये प्रति वस्तु के मूल्य पर बेच सकता है। x वस्तुओं का लागत मूल्य \left(\dfrac{x}{5} + 500\right) रुपये है। अधिकतम लाभ कमाने के लिए उसे कितनी वस्तुएँ बेचनी चाहिए?Example 37Ek manufacturer x items \left(5 - \dfrac{x}{100}\right) rupaye per item bech sakta hai. x items ki cost \left(\dfrac{x}{5} + 500\right) rupaye hai. Maximum profit ke liye kitne items bechne chahiye?
Solution — step by step (3)हल — चरण दर चरण (3)Hal — step by step (3)
  1. Selling price and cost price of x items.x वस्तुओं का विक्रय मूल्य और लागत मूल्य।x items ka selling price aur cost price.
    S(x) = \left(5 - \dfrac{x}{100}\right)x = 5x - \dfrac{x^2}{100},\qquad C(x) = \dfrac{x}{5} + 500
  2. Profit = selling price − cost price.लाभ = विक्रय मूल्य − लागत मूल्य।Profit = selling price − cost price.
    P(x) = S(x) - C(x) = \dfrac{24}{5}x - \dfrac{x^2}{100} - 500
  3. Second derivative test → maximum.द्वितीय अवकलज परीक्षण → उच्चतम।Second derivative test → maximum.
    P'(x) = \dfrac{24}{5} - \dfrac{x}{50} = 0 \Rightarrow x = 240,\qquad P''(x) = -\dfrac{1}{50} < 0

✔ He should sell 240 items to earn maximum profit.अधिकतम लाभ के लिए उसे 240 वस्तुएँ बेचनी चाहिए।Maximum profit ke liye use 240 items bechne chahiye.

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(Miscellaneous Exercise, Q1) Show that f(x) = \dfrac{\log x}{x} has maximum at x = e.(विविध प्रश्नावली, प्र. 1) दिखाइए कि f(x) = \dfrac{\log x}{x} का x = e पर उच्चतम है।(Miscellaneous Exercise, Q1) Dikhaiye ki f(x) = \dfrac{\log x}{x} ka x = e par maximum hai.

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f'(x) = \dfrac{1 - \log x}{x^2} = 0 at x = e; f' changes from + to - there (and f''(e) = -\dfrac{1}{e^3} < 0), so x = e gives the maximum.x = e पर f'(x) = \dfrac{1 - \log x}{x^2} = 0; वहाँ f' का चिह्न + से - बदलता है (और f''(e) = -\dfrac{1}{e^3} < 0), अतः x = e पर उच्चतम।x = e par f'(x) = \dfrac{1 - \log x}{x^2} = 0; wahan f' ka sign + se - (aur f''(e) = -\dfrac{1}{e^3} < 0), isliye x = e par maximum.

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(Miscellaneous Exercise, Q4) Find the intervals in which f(x) = x^3 + \dfrac{1}{x^3}, x \ne 0 is (i) increasing (ii) decreasing.(विविध प्रश्नावली, प्र. 4) वे अंतराल ज्ञात कीजिए जिनमें f(x) = x^3 + \dfrac{1}{x^3}, x \ne 0 (i) वर्धमान (ii) ह्रासमान है।(Miscellaneous Exercise, Q4) Intervals nikaaliye jinmein f(x) = x^3 + \dfrac{1}{x^3}, x \ne 0 (i) increasing (ii) decreasing hai.

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(i) x < -1 and x > 1 (ii) -1 < x < 1 (with x \ne 0). Here f'(x) = \dfrac{3(x^6 - 1)}{x^4}.(i) x < -1 और x > 1 (ii) -1 < x < 1 (x \ne 0)। यहाँ f'(x) = \dfrac{3(x^6 - 1)}{x^4}।(i) x < -1 aur x > 1 (ii) -1 < x < 1 (x \ne 0). Yahan f'(x) = \dfrac{3(x^6 - 1)}{x^4}.

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(Miscellaneous Exercise, Q11) Find the absolute maximum and minimum values of f(x) = \cos^2 x + \sin x, x \in [0, \pi].(विविध प्रश्नावली, प्र. 11) f(x) = \cos^2 x + \sin x, x \in [0, \pi] के निरपेक्ष उच्चतम और निम्नतम मान ज्ञात कीजिए।(Miscellaneous Exercise, Q11) f(x) = \cos^2 x + \sin x, x \in [0, \pi] ki absolute maximum aur minimum values nikaaliye.

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Absolute maximum = \dfrac{5}{4} (at x = \dfrac{\pi}{6}, \dfrac{5\pi}{6}), absolute minimum = 1 (at x = 0, \dfrac{\pi}{2}, \pi).निरपेक्ष उच्चतम = \dfrac{5}{4} (x = \dfrac{\pi}{6}, \dfrac{5\pi}{6} पर), निरपेक्ष निम्नतम = 1 (x = 0, \dfrac{\pi}{2}, \pi पर)।Absolute maximum = \dfrac{5}{4} (x = \dfrac{\pi}{6}, \dfrac{5\pi}{6} par), absolute minimum = 1 (x = 0, \dfrac{\pi}{2}, \pi par).

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(Miscellaneous Exercise, Q16) A cylindrical tank of radius 10 m is being filled with wheat at 314 m³ per hour. The depth of the wheat is increasing at (A) 1 m/h (B) 0.1 m/h (C) 1.1 m/h (D) 0.5 m/h(विविध प्रश्नावली, प्र. 16) 10 m त्रिज्या की बेलनाकार टंकी में 314 m³ प्रति घंटा की दर से गेहूँ भरा जा रहा है। गेहूँ की गहराई की वृद्धि-दर है (A) 1 m/h (B) 0.1 m/h (C) 1.1 m/h (D) 0.5 m/h(Miscellaneous Exercise, Q16) 10 m radius ki cylindrical tanki mein 314 m³ per hour se gehun bhara ja raha hai. Gehun ki gehraai badhne ki dar hai (A) 1 m/h (B) 0.1 m/h (C) 1.1 m/h (D) 0.5 m/h

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(A) 1 m/h, since \dfrac{dV}{dt} = \pi(10)^2\,\dfrac{dh}{dt} gives \dfrac{dh}{dt} = \dfrac{314}{100\pi} \approx 1 (with \pi \approx 3.14).(A) 1 m/h, क्योंकि \dfrac{dV}{dt} = \pi(10)^2\,\dfrac{dh}{dt} से \dfrac{dh}{dt} = \dfrac{314}{100\pi} \approx 1 (\pi \approx 3.14)।(A) 1 m/h, kyunki \dfrac{dV}{dt} = \pi(10)^2\,\dfrac{dh}{dt} se \dfrac{dh}{dt} = \dfrac{314}{100\pi} \approx 1 (\pi \approx 3.14).

Formula sheetसूत्र-पत्रFormula sheet

\left(\dfrac{dy}{dx}\right)_{x = x_0} = f'(x_0)
Rate of change of y w.r.t. x at x_0x_0 पर x के सापेक्ष y के परिवर्तन की दरx_0 par x ke respect mein y ka rate
\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{dy/dt}{dx/dt}
Chain rule (\frac{dx}{dt} \ne 0)शृंखला नियम (\frac{dx}{dt} \ne 0)Chain rule (\frac{dx}{dt} \ne 0)
\dfrac{dA}{dt} = 2\pi r\,\dfrac{dr}{dt},\qquad \dfrac{dV}{dt} = 4\pi r^2\,\dfrac{dr}{dt}
Circle area / sphere volumeवृत्त का क्षेत्रफल / गोले का आयतनCircle ka area / sphere ka volume
MC = \dfrac{dC}{dx},\qquad MR = \dfrac{dR}{dx}
Marginal cost, marginal revenueसीमांत लागत, सीमांत आयMarginal cost, marginal revenue
f'(x) > 0 \Rightarrow \text{increasing},\quad f'(x) < 0 \Rightarrow \text{decreasing},\quad f'(x) = 0 \Rightarrow \text{constant}
Theorem 1 (on the open interval)प्रमेय 1 (विवृत अंतराल पर)Theorem 1 (open interval par)
\text{Critical point: } f'(c) = 0 \text{ or } f'(c) \text{ does not exist}
Candidates for local max/minस्थानीय उच्चतम/निम्नतम के संभावित बिंदुLocal max/min ke candidates
f': + \to - \ \Rightarrow \text{local max};\quad - \to + \ \Rightarrow \text{local min};\quad \text{no change} \Rightarrow \text{inflection}
First derivative testप्रथम अवकलज परीक्षणFirst derivative test
f'(c) = 0:\ f''(c) < 0 \Rightarrow \max,\quad f''(c) > 0 \Rightarrow \min,\quad f''(c) = 0 \Rightarrow \text{test fails}
Second derivative testद्वितीय अवकलज परीक्षणSecond derivative test
\max_{[a, b]} f = \text{largest of } f(a),\ f(b),\ f(\text{critical points})
Absolute max/min on a closed interval (same for min)संवृत अंतराल पर निरपेक्ष उच्चतम/निम्नतम (निम्नतम के लिए भी ऐसे ही)Closed interval par absolute max/min (min ke liye bhi aise hi)

Quick revisionत्वरित पुनरावृत्तिQuick revision

Rate of change (NCERT summary): if y = f(x), then \dfrac{dy}{dx} (or f'(x)) is the rate of change of y with respect to x, and \left(\dfrac{dy}{dx}\right)_{x = x_0} is that rate at x = x_0. If x = f(t), y = g(t), then \dfrac{dy}{dx} = \dfrac{dy/dt}{dx/dt}, \dfrac{dx}{dt} \ne 0.परिवर्तन की दर (NCERT सारांश): यदि y = f(x), तो \dfrac{dy}{dx} (या f'(x)), x के सापेक्ष y के परिवर्तन की दर है, और \left(\dfrac{dy}{dx}\right)_{x = x_0}, x = x_0 पर वह दर है। यदि x = f(t), y = g(t), तो \dfrac{dy}{dx} = \dfrac{dy/dt}{dx/dt}, \dfrac{dx}{dt} \ne 0।Rate of change (NCERT summary): agar y = f(x), to \dfrac{dy}{dx} (ya f'(x)), x ke respect mein y ka rate hai, aur \left(\dfrac{dy}{dx}\right)_{x = x_0}, x = x_0 par wo rate hai. Agar x = f(t), y = g(t), to \dfrac{dy}{dx} = \dfrac{dy/dt}{dx/dt}, \dfrac{dx}{dt} \ne 0.
Increasing/decreasing: increasing on I if x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) \le f(x_2); strictly increasing if f(x_1) < f(x_2) (reverse for decreasing). f' > 0 on (a, b) ⇒ increasing on [a, b]; f' < 0 ⇒ decreasing; f' = 0 ⇒ constant. Method: factor f', mark its zeros, test the sign on each piece.वर्धमान/ह्रासमान: I पर वर्धमान यदि x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) \le f(x_2); निरंतर वर्धमान यदि f(x_1) < f(x_2) (ह्रासमान के लिए उलटा)। (a, b) पर f' > 0 ⇒ [a, b] पर वर्धमान; f' < 0 ⇒ ह्रासमान; f' = 0 ⇒ अचर। विधि: f' के गुणनखंड, उसके शून्यक अंकित, हर भाग में चिह्न की जाँच।Increasing/decreasing: I par increasing agar x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) \le f(x_2); strictly increasing agar f(x_1) < f(x_2) (decreasing ke liye ulta). (a, b) par f' > 0 ⇒ [a, b] par increasing; f' < 0 ⇒ decreasing; f' = 0 ⇒ constant. Method: f' factorise, zeros mark, har hisse mein sign check.
Maxima/minima: critical point = f'(c) = 0 or f not differentiable at c. First derivative test: + \to - local max, - \to + local min, no change → point of inflection. Second derivative test: f'(c) = 0 and f''(c) < 0 → local max; f''(c) > 0 → local min; f''(c) = 0 → test fails. Closed interval [a, b]: compare f at all critical points and both end points.उच्चतम/निम्नतम: क्रांतिक बिंदु = f'(c) = 0 या c पर f अवकलनीय नहीं। प्रथम अवकलज परीक्षण: + \to - स्थानीय उच्चतम, - \to + स्थानीय निम्नतम, कोई बदलाव नहीं → नति परिवर्तन बिंदु। द्वितीय अवकलज परीक्षण: f'(c) = 0 और f''(c) < 0 → स्थानीय उच्चतम; f''(c) > 0 → स्थानीय निम्नतम; f''(c) = 0 → परीक्षण असफल। संवृत अंतराल [a, b]: सभी क्रांतिक बिंदुओं और दोनों अंत्य बिंदुओं पर f की तुलना।Maxima/minima: critical point = f'(c) = 0 ya c par f differentiable nahi. First derivative test: + \to - local max, - \to + local min, koi change nahi → point of inflection. Second derivative test: f'(c) = 0 aur f''(c) < 0 → local max; f''(c) > 0 → local min; f''(c) = 0 → test fail. Closed interval [a, b]: saare critical points aur dono end points par f compare.

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