∫02πsinϕcos5ϕdϕ का मान प्रतिस्थापन का उपयोग करते हुए ज्ञात कीजिए।
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Step-by-Step Solution
Step 1: अभिव्यक्ति को पुनर्व्यवस्थित करें
दिए गए समाकल को हल करने के लिए, हम
cos5ϕ
को
cos4ϕcosϕ
के रूप में पुनर्व्यवस्थित करते हैं। यह हमें प्रतिस्थापन के लिए
cosϕdϕ
पद प्राप्त करने में मदद करेगा।
Step 2: त्रिकोणमितीय सर्वसमिका का उपयोग करें
हम जानते हैं कि
cos2ϕ=1−sin2ϕ
। इसलिए, हम
cos4ϕ
को
(1−sin2ϕ)2
के रूप में लिख सकते हैं।
Step 3: प्रतिस्थापन करें
अब हम प्रतिस्थापन विधि का उपयोग करते हैं। मान लीजिए
u=sinϕ
, तो
du=cosϕdϕ
होगा। हमें समाकलन की सीमाओं को भी बदलना होगा। जब
ϕ=0
, तो
u=sin(0)=0
। जब
ϕ=2π
, तो
u=sin(2π)=1
।
Step 4: प्रतिस्थापित समाकल को हल करें
प्रतिस्थापन के बाद, समाकल बन जाता है
∫01u(1−u2)2du
। हम
(1−u2)2
का विस्तार करते हैं और
u21
से गुणा करते हैं।
Step 5: समाकलित करें
अब हम प्रत्येक पद को समाकलित करते हैं। समाकलन का सूत्र
∫xndx=n+1xn+1
का उपयोग करते हैं।
Step 6: सीमाओं का मूल्यांकन करें
अब हम ऊपरी सीमा (
u=1
) और निचली सीमा (
u=0
) पर समाकलित फलन का मूल्यांकन करते हैं और अंतर निकालते हैं।
Step 7: सरल करें
भिन्न पदों को सरल करने के लिए, हम एक सामान्य हर ज्ञात करते हैं, जो कि
3⋅7⋅11=231
है, और फिर जोड़ते और घटाते हैं।