Let the arc ACAC of a circle subtend a right angle at the centre OO. If the point BB on the arc ACAC, divides the arc ACAC such that length of arc ABlength of arc BC=15\frac{\text{length of arc } AB}{\text{length of arc } BC} = \frac{1}{5}, and OC→=αOA→+βOB→\overrightarrow{OC} = \alpha \overrightarrow{OA} + \beta \overrightarrow{OB}, then α+2(3−1)β\alpha + \sqrt{2}(\sqrt{3} - 1) \beta is equal to

Answer: 2−32 - \sqrt{3}

Step-by-step solution

Step 1: चाप की लंबाई और कोण ज्ञात करना

हमें दिया गया है कि चाप ACAC केंद्र OO पर 90∘90^\circ का कोण बनाता है, जिसका अर्थ है ∠AOC=90∘\angle AOC = 90^\circ । चाप BB चाप ACAC को इस प्रकार विभाजित करता है कि चाप ABAB की लंबाई और चाप BCBC की लंबाई का अनुपात 1:51:5 है। चूंकि चाप की लंबाई केंद्र पर बने कोण के समानुपाती होती है, इसलिए ∠AOB\angle AOB और ∠BOC\angle BOC का अनुपात भी 1:51:5 होगा। यदि हम ∠AOB=θ\angle AOB = \theta मानते हैं, तो ∠BOC=5θ\angle BOC = 5\theta होगा। इन दोनों कोणों का योग ∠AOC\angle AOC के बराबर होगा, जो 90∘90^\circ है। इस प्रकार, हम θ\theta का मान ज्ञात कर सकते हैं।

Step 2: सदिशों को घटकों में व्यक्त करना

हम एक वृत्त पर विचार करते हैं जिसका केंद्र मूल बिंदु (0,0)(0{,}0) पर है और त्रिज्या rr है। हम OA→\overrightarrow{OA} को xx -अक्ष के अनुदिश रखते हैं। इस प्रकार, OA→\overrightarrow{OA} के घटक (r,0)(r, 0) होंगे। चूंकि ∠AOB=15∘\angle AOB = 15^\circ, OB→\overrightarrow{OB} के घटक (rcos⁡15∘,rsin⁡15∘)(r\cos 15^\circ, r\sin 15^\circ) होंगे। इसी प्रकार, ∠AOC=90∘\angle AOC = 90^\circ, इसलिए OC→\overrightarrow{OC} के घटक (rcos⁡90∘,rsin⁡90∘)(r\cos 90^\circ, r\sin 90^\circ) होंगे, जो (0,r)(0, r) के बराबर है।

Step 3: सदिश समीकरण का उपयोग करके α\alpha और β\beta ज्ञात करना

हमें दिया गया है कि OC→=αOA→+βOB→\overrightarrow{OC} = \alpha \overrightarrow{OA} + \beta \overrightarrow{OB} । हम सदिशों के घटकों को इस समीकरण में प्रतिस्थापित करते हैं। xx और yy घटकों की तुलना करने पर, हमें α\alpha और β\beta के लिए दो समीकरण मिलते हैं। इन समीकरणों को हल करके, हम β=1sin⁡15∘\beta = \frac{1}{\sin 15^\circ} और α=−cot⁡15∘\alpha = -\cot 15^\circ प्राप्त करते हैं।

Step 4: त्रिकोणमितीय मानों की गणना

अब हम sin⁡15∘\sin 15^\circ और cos⁡15∘\cos 15^\circ के मान ज्ञात करते हैं। हम sin⁡(A−B)\sin(A-B) और cos⁡(A−B)\cos(A-B) के सूत्र का उपयोग करते हैं, जहाँ A=45∘A=45^\circ और B=30∘B=30^\circ है। इन मानों का उपयोग करके, हम cot⁡15∘\cot 15^\circ का मान भी ज्ञात करते हैं।

Step 5: अंतिम व्यंजक का मान ज्ञात करना

अब हम α\alpha और β\beta के मानों को दिए गए व्यंजक α+2(3−1)β\alpha + \sqrt{2}(\sqrt{3} - 1) \beta में प्रतिस्थापित करते हैं। सरल करने पर, हमें अंतिम मान प्राप्त होता है।

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