Find the arc length of the curve y=ln(sec x)y = ln\text{(sec x)} from x=0x = 0 to x = π/4.

Answer: वक्र की चाप की लंबाई ln⁡(2+1)\ln(\sqrt{2} + 1) है।

Step-by-step solution

Step 1: वक्र का अवकलज ज्ञात करें

चाप की लंबाई ज्ञात करने के लिए, हमें पहले दिए गए वक्र y=ln⁡(sec⁡x)y = \ln(\sec x) का xx के सापेक्ष अवकलज dydx\frac{dy}{dx} ज्ञात करना होगा। ln⁡(u)\ln(u) का अवकलज 1ududx\frac{1}{u} \frac{du}{dx} होता है। यहाँ u=sec⁡xu = \sec x है, और sec⁡x\sec x का अवकलज sec⁡xtan⁡x\sec x \tan x होता है।

Step 2: वर्ग और 1 जोड़ें

चाप की लंबाई के सूत्र में 1+(dydx)2\sqrt{1 + (\frac{dy}{dx})^2} पद होता है। इसलिए, हम dydx\frac{dy}{dx} का वर्ग करते हैं और उसमें 1 जोड़ते हैं। त्रिकोणमितीय सर्वसमिका 1+tan⁡2x=sec⁡2x1 + \tan^2 x = \sec^2 x का उपयोग करके इसे सरल किया जा सकता है।

Step 3: चाप की लंबाई का सूत्र लागू करें

चाप की लंबाई LL का सूत्र ∫ab1+(dydx)2dx\int_{a}^{b} \sqrt{1 + (\frac{dy}{dx})^2} dx है। हम x=0x=0 से x=π/4x=\pi/4 तक समाकलन करते हैं। चूंकि इस अंतराल में sec⁡x\sec x धनात्मक होता है, इसलिए ∣sec⁡x∣=sec⁡x|\sec x| = \sec x होगा।

Step 4: समाकलन करें

अब हमें sec⁡x\sec x का समाकलन करना है। sec⁡x\sec x का समाकलन ln⁡∣sec⁡x+tan⁡x∣\ln|\sec x + \tan x| होता है।

Step 5: सीमाएँ लागू करें और मूल्यांकन करें

अब हम समाकलन की ऊपरी और निचली सीमाओं को लागू करते हैं। हम जानते हैं कि sec⁡(π/4)=2\sec(\pi/4) = \sqrt{2}, tan⁡(π/4)=1\tan(\pi/4) = 1, sec⁡(0)=1\sec(0) = 1, और tan⁡(0)=0\tan(0) = 0 । ln⁡(1)=0\ln(1) = 0 होता है।

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