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If f(x) = x-|x|, where x ∈ R, |x| ≤ x. ∫_-22 f(x) dx is equal to - (1) -1 (2) 0 (3) 2 (4) -2

Mathematics

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Graph of f(x) = x − |x|

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Key points of f(x) = x − |x|
Pointxy
x-intercept00
Maximum0.010

Step-by-step solution

5 steps
  1. फलन f(x)f(x) को परिभाषित करें।

    दिया गया फलन f(x)=x−[x]f(x) = x - [x] है, जहाँ [x][x] महत्तम पूर्णांक फलन (greatest integer function) है।
    हम जानते हैं कि x−[x]x - [x] भिन्नात्मक भाग फलन (fractional part function) {x}\{x\} के बराबर होता है।
    तो, f(x)={x}f(x) = \{x\}।

  2. समाकलन की सीमाओं के आधार पर फलन को खंडों में विभाजित करें।

    हमें ∫−22f(x) dx\int_{-2}^{2} f(x) \, dx का मूल्यांकन करना है।
    महत्तम पूर्णांक फलन [x][x] पूर्णांक मानों पर बदलता है। इसलिए, हम समाकलन को निम्नलिखित अंतरालों में विभाजित करेंगे:

    ∫−22(x−[x]) dx=∫−2−1(x−[x]) dx+∫−10(x−[x]) dx+∫01(x−[x]) dx+∫12(x−[x]) dx\int_{-2}^{2} (x - [x]) \, dx = \int_{-2}^{-1} (x - [x]) \, dx + \int_{-1}^{0} (x - [x]) \, dx + \int_{0}^{1} (x - [x]) \, dx + \int_{1}^{2} (x - [x]) \, dx
  3. प्रत्येक अंतराल में $[x]$ का मान ज्ञात करें।

    • अंतराल [−2,−1)[-2, -1) के लिए, [x]=−2[x] = -2।
    • अंतराल [−1,0)[-1, 0) के लिए, [x]=−1[x] = -1।
    • अंतराल [0,1)[0, 1) के लिए, [x]=0[x] = 0।
    • अंतराल [1,2)[1, 2) के लिए, [x]=1[x] = 1।
  4. प्रत्येक अंतराल के लिए समाकलन का मूल्यांकन करें।

    हम जानते हैं कि किसी भी पूर्णांक nn के लिए, ∫nn+1(x−[x]) dx=∫nn+1(x−n) dx\int_{n}^{n+1} (x - [x]) \, dx = \int_{n}^{n+1} (x - n) \, dx।
    इस समाकलन को हल करने के लिए, हम u=x−nu = x - n प्रतिस्थापन का उपयोग कर सकते हैं। जब x=nx=n, u=0u=0 और जब x=n+1x=n+1, u=1u=1।
    तो, ∫nn+1(x−n) dx=∫01u du=[u22]01=122−022=12\int_{n}^{n+1} (x - n) \, dx = \int_{0}^{1} u \, du = \left[ \frac{u^2}{2} \right]_{0}^{1} = \frac{1^2}{2} - \frac{0^2}{2} = \frac{1}{2}।
    इसका मतलब है कि f(x)=x−[x]f(x) = x - [x] का किसी भी पूर्णांक अंतराल [n,n+1)[n, n+1) पर समाकलन हमेशा 12\frac{1}{2} होता है।

    अब हम प्रत्येक अंतराल के लिए समाकलन का मूल्यांकन करते हैं:

    • ∫−2−1(x−(−2)) dx=∫−2−1(x+2) dx=12\int_{-2}^{-1} (x - (-2)) \, dx = \int_{-2}^{-1} (x + 2) \, dx = \frac{1}{2}
    • ∫−10(x−(−1)) dx=∫−10(x+1) dx=12\int_{-1}^{0} (x - (-1)) \, dx = \int_{-1}^{0} (x + 1) \, dx = \frac{1}{2}
    • ∫01(x−0) dx=∫01x dx=12\int_{0}^{1} (x - 0) \, dx = \int_{0}^{1} x \, dx = \frac{1}{2}
    • ∫12(x−1) dx=12\int_{1}^{2} (x - 1) \, dx = \frac{1}{2}
  5. सभी समाकलनों के परिणामों को जोड़ें।

    कुल समाकलन का मान है:

    12+12+12+12=4×12=2\frac{1}{2} + \frac{1}{2} + \frac{1}{2} + \frac{1}{2} = 4 \times \frac{1}{2} = 2

    यह विकल्प (3) से मेल खाता है।

    The final answer is (3) 2\boxed{\text{(3) 2}}.

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