Let the area enclosed between the curves ∣y∣=1−x2|y|=1-x^2 and x2+y2=1x^2+y^2=1 be α\alpha. If 9α=βπ+γ9\alpha=\beta\pi+\gamma, β,γ\beta, \gamma are integers, then the value of ∣β−γ∣|\beta-\gamma| equals:

Answer: 332\frac{33}{2}

Step-by-step solution

Step 1: वक्रों को समझना

हमें दो वक्र दिए गए हैं: पहला ∣y∣=1−x2|y|=1-x^2 और दूसरा x2+y2=1x^2+y^2=1 । पहले वक्र को y=1−x2y = 1-x^2 और y=−(1−x2)y = -(1-x^2) के रूप में लिखा जा सकता है। y=1−x2y = 1-x^2 एक परवलय है जो yy -अक्ष के परितः सममित है और इसका शीर्ष (0,1)(0{,}1) पर है। y=−(1−x2)y = -(1-x^2) भी एक परवलय है जो yy -अक्ष के परितः सममित है और इसका शीर्ष (0,−1)(0,-1) पर है। दूसरा वक्र x2+y2=1x^2+y^2=1 मूल बिंदु (0,0)(0{,}0) पर केंद्रित और 11 इकाई त्रिज्या वाला एक वृत्त है।

Step 2: प्रतिच्छेदन बिंदु ज्ञात करना

वक्रों के प्रतिच्छेदन बिंदु ज्ञात करने के लिए, हम ∣y∣=1−x2|y|=1-x^2 को y2=(1−x2)2y^2=(1-x^2)^2 के रूप में लिख सकते हैं और इसे वृत्त के समीकरण में प्रतिस्थापित कर सकते हैं। इससे हमें x2+(1−x2)2=1x^2+(1-x^2)^2=1 प्राप्त होता है। इस समीकरण को हल करने पर x=0,x=1,x=−1x=0, x=1, x=-1 प्राप्त होता है। जब x=0x=0, y=±1y=\pm 1 । जब x=±1x=\pm 1, y=0y=0 । इस प्रकार, प्रतिच्छेदन बिंदु (0,1)(0{,}1), (0,−1)(0,-1), (1,0)(1{,}0) और (−1,0)(-1{,}0) हैं।

Step 3: क्षेत्रफल की गणना

समरूपता के कारण, हम पहले चतुर्थांश में क्षेत्रफल की गणना कर सकते हैं और इसे 4 से गुणा कर सकते हैं, या xx -अक्ष के ऊपर के क्षेत्रफल की गणना कर सकते हैं और इसे 2 से गुणा कर सकते हैं। xx -अक्ष के ऊपर, परवलय y=1−x2y=1-x^2 वृत्त y=1−x2y=\sqrt{1-x^2} से ऊपर है। इसलिए, x=0x=0 से x=1x=1 तक परवलय और वृत्त के बीच का क्षेत्रफल ∫01((1−x2)−1−x2)dx\int_0^1 ((1-x^2) - \sqrt{1-x^2}) dx है। पूरे घिरे क्षेत्र का क्षेत्रफल α=2∫01((1−x2)−1−x2)dx\alpha = 2 \int_0^1 ((1-x^2) - \sqrt{1-x^2}) dx होगा। इस समाकलन को हल करने पर α=43−π2\alpha = \frac{4}{3} - \frac{\pi}{2} प्राप्त होता है।

Step 4: बीटा और गामा के मान ज्ञात करना

हमें दिया गया है कि 9α=βπ+γ9\alpha = \beta\pi + \gamma । α\alpha के मान को प्रतिस्थापित करने पर, हमें 9(43−π2)=12−9π29\left(\frac{4}{3} - \frac{\pi}{2}\right) = 12 - \frac{9\pi}{2} प्राप्त होता है। इसे βπ+γ\beta\pi + \gamma के रूप में लिखने पर, हमें β=−92\beta = -\frac{9}{2} और γ=12\gamma = 12 प्राप्त होता है।

Step 5: अंतिम मान की गणना

हमें ∣β−γ∣|\beta-\gamma| का मान ज्ञात करना है। β=−92\beta = -\frac{9}{2} और γ=12\gamma = 12 के मानों को प्रतिस्थापित करने पर, हमें ∣−92−12∣\left|-\frac{9}{2} - 12\right| प्राप्त होता है। इसे सरल करने पर ∣−332∣=332\left|-\frac{33}{2}\right| = \frac{33}{2} प्राप्त होता है।

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