कैलकुलस: फलन और सीमाएँ

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Questions and Answers

एक फलन $f(x)$ की $x = c$ पर निरंतरता को आप कैसे परिभाषित करेंगे? इस परिभाषा का उपयोग करके, उस स्थिति का वर्णन करें जब $f(x)$ बिंदु $c$ पर असंतत हो।

एक फलन $f(x)$, $x = c$ पर निरंतर होता है यदि $\lim_{x \to c} f(x)$ मौजूद है, $f(c)$ परिभाषित है, और $\lim_{x \to c} f(x) = f(c)$ है। यदि इनमें से कोई भी शर्त पूरी नहीं होती है, तो फलन $x = c$ पर असंतत होता है।

कलन में सीमा की अवधारणा का सार क्या है? सीमा को परिभाषित करने के लिए $\epsilon-\delta$ परिभाषा का उपयोग कैसे किया जाता है?

सीमा इस बात को व्यक्त करती है कि एक फलन अपने इनपुट के एक विशेष मान के निकट आने पर कैसा व्यवहार करता है। $\epsilon-\delta$ परिभाषा इस धारणा को औपचारिक रूप देती है, जिसमें कहा गया है कि प्रत्येक $\epsilon > 0$ के लिए, एक $\delta > 0$ मौजूद है जैसे कि यदि $0 < |x - c| < \delta$, तो $|f(x) - L| < \epsilon$, जहाँ $L$ फलन की सीमा है क्योंकि $x$ $c$ तक पहुँचता है।

डेरिवेटिव की परिभाषा का उपयोग करके, फलन $f(x) = x^3 + 2x$ का डेरिवेटिव खोजें।

डेरिवेटिव की परिभाषा है: $f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{f(x + h) - f(x)}{h}$। $f(x) = x^3 + 2x$ के लिए, $f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{((x + h)^3 + 2(x + h)) - (x^3 + 2x)}{h}$। सरलीकरण करने पर, हमें $f'(x) = 3x^2 + 2$ मिलता है।

उत्पाद नियम और श्रृंखला नियम क्या हैं? $f(x) = (3x^2 + 1)^5$ के डेरिवेटिव को खोजने के लिए उनका उपयोग कैसे करें।

<p>उत्पाद नियम बताता है कि यदि $f(x) = u(x)v(x)$, तो $f'(x) = u'(x)v(x) + u(x)v'(x)$। श्रृंखला नियम बताता है कि यदि $f(x) = g(h(x))$, तो $f'(x) = g'(h(x)) \cdot h'(x)$। $f(x) = (3x^2 + 1)^5$ के लिए, पहले श्रृंखला नियम का उपयोग करें: $f'(x) = 5(3x^2 + 1)^4 \cdot (6x) = 30x(3x^2 + 1)^4$।</p> Signup and view all the answers

एक फलन के महत्वपूर्ण बिंदु क्या हैं, और आप उनका उपयोग स्थानीय अधिकतम और न्यूनतम मानों को खोजने के लिए कैसे करते हैं?

<p>एक फलन $f(x)$ के महत्वपूर्ण बिंदु वे मान होते हैं जहाँ $f'(x) = 0$ या $f'(x)$ अपरिभाषित है। स्थानीय अधिकतम और न्यूनतम मानों को खोजने के लिए, महत्वपूर्ण बिंदुओं पर $f(x)$ का मूल्यांकन करें और यह निर्धारित करने के लिए कि कौन से बिंदु अधिकतम हैं (जहाँ $f(x)$ स्थानीय रूप से सबसे बड़ा है) और कौन से बिंदु न्यूनतम हैं (जहाँ $f(x)$ स्थानीय रूप से सबसे छोटा है) के लिए पहले या दूसरे डेरिवेटिव परीक्षण का उपयोग करें।</p> Signup and view all the answers

निश्चित समाकल और अनिश्चित समाकल के बीच अंतर की व्याख्या करें। एक उदाहरण प्रदान करें जिसमें निश्चित समाकल का उपयोग किया जाता है।

<p>एक अनिश्चित समाकल एक फलन का समाकल है, जहाँ परिणाम एक फलन होता है जिसमें एक समाकलन अचर होता है (C)। एक निश्चित समाकल दो सीमाओं (a, b) के बीच एक फलन का समाकल है, जहाँ परिणाम एक संख्या है, जो फलन के आलेख और x-अक्ष के बीच क्षेत्रफल का प्रतिनिधित्व करता है। एक उदाहरण के लिए: $\int_{0}^{1} x^2 dx = \frac{1}{3}$।</p> Signup and view all the answers

समाकलन द्वारा प्रतिस्थापन क्या है, और आप इस तकनीक का उपयोग समाकल $\int 2x(x^2 + 3)^4 dx$ का मूल्यांकन करने के लिए कैसे करेंगे?

<p>समाकलन द्वारा प्रतिस्थापन समाकलन की एक तकनीक है जो श्रृंखला नियम को उलट देती है। समाकल $\int 2x(x^2 + 3)^4 dx$ का मूल्यांकन करने के लिए, $u = x^2 + 3$ रखने दें। फिर, $du = 2x dx$, और समाकल $\int u^4 du$ बन जाता है। समाकलन करने पर, हम $\frac{1}{5}u^5 + C$ प्राप्त करते हैं। $u$ को वापस प्रतिस्थापित करने पर, हम $\frac{1}{5}(x^2 + 3)^5 + C$ प्राप्त करते हैं।</p> Signup and view all the answers

समाकलन द्वारा भाग क्या है, और आप इस तकनीक का उपयोग समाकल $\int x \cos(x) dx$ का मूल्यांकन करने के लिए कैसे करेंगे?

<p>समाकलन द्वारा भाग समाकलन की एक तकनीक है जो उत्पाद नियम को उलट देती है। यह तब उपयोगी होता है जब समाकल में दो कार्यों का गुणनफल होता है। इस समाकल का मूल्यांकन करने के लिए $\int u dv = uv - \int v du$ सूत्र का उपयोग करते हैं। $\int x \cos(x) dx$ के लिए, $u = x$ और $dv = \cos(x) dx$ रखने दें। तो, $du = dx$ और $v = \sin(x)$। समाकलन द्वारा भाग लागू करने पर, हमें $x \sin(x) - \int \sin(x) dx = x \sin(x) + \cos(x) + C$ मिलता है।</p> Signup and view all the answers

अनुक्रम और क्रम क्या हैं? इस बात का वर्णन करें कि कैसे अनुक्रमों और अंशिक योगों का उपयोग यह जांचने के लिए किया जाता है कि क्या एक क्रम अभिसरित होता है।

<p>एक अनुक्रम संख्याओं की एक आदेशित सूची है, जबकि एक क्रम अनुक्रम के पदों का योग है। क्रम के अभिसरण का निर्धारण करने के लिए, किसी को अंशिक योगों (पहले $n$ पदों का योग) के अनुक्रम की जांच करनी चाहिए। यदि अंशिक योगों का अनुक्रम एक सीमित सीमा तक पहुंचता है क्योंकि $n$ अनंत तक पहुंचता है, तो क्रम अभिसरित होता है।</p> Signup and view all the answers

अभिसरण के लिए अनुपात परीक्षण क्या है, और आप इसका उपयोग क्रम $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{n^2}{2^n}$ की अभिसरणता का निर्धारण करने के लिए कैसे करेंगे?

<p>अनुपात परीक्षण में, हम $\lim_{n \to \infty} |\frac{a_{n+1}}{a_n}|$ की गणना करते हैं। यदि यह सीमा 1 से कम है, तो क्रम अभिसरित होता है। यदि यह 1 से अधिक है, तो क्रम अपसारी होता है। यदि सीमा 1 है, तो परीक्षण अनिर्णायक है। $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{n^2}{2^n}$ के लिए, अनुपात परीक्षण लागू करने पर, हमें $\lim_{n \to \infty} |\frac{(n+1)^2}{2^{n+1}} \cdot \frac{2^n}{n^2}| = \frac{1}{2}$ मिलता है, जो 1 से कम है, इसलिए क्रम अभिसरित होता है।</p> Signup and view all the answers

Flashcards

कलन (Calculus) क्या है?

गणित की वह शाखा जो निरंतर परिवर्तन पर ध्यान केंद्रित करती है, जिसमें सीमाएँ, फलन, व्युत्पन्न, समाकल और अनंत श्रेणी जैसे विषय शामिल हैं।

व्युत्पन्न (Derivative) क्या है?

किसी फलन का व्युत्पन्न उस फलन की तात्कालिक परिवर्तन दर को मापता है, जो किसी बिंदु पर स्पर्श रेखा की ढलान के बराबर होती है।

समाकल (Integral) क्या है?

विभेदन की विपरीत प्रक्रिया, वक्र के नीचे का क्षेत्रफल ज्ञात करना।

सातत्य (Continuity) क्या है?

एक फलन f बिंदु c पर निरंतर होता है यदि x के c तक पहुंचने पर f(x) की सीमा मौजूद है, f(c) के बराबर है, और f(c) को परिभाषित किया गया है।

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सीमा (Limit) क्या है?

एक सीमा एक बिंदु पर फलन के व्यवहार का वर्णन करती है, न कि उस बिंदु पर स्वयं।

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घात नियम (Power Rule) क्या है?

यदि f(x) = x^n, तो f'(x) = nx^(n-1).

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उत्पाद नियम (Product Rule) क्या है?

यदि f(x) = u(x)v(x), तो f'(x) = u'(x)v(x) + u(x)v'(x).

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अनुक्रम (Sequence) क्या है?

एक क्रम संख्याओं की एक क्रमित सूची है।

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श्रृंखला (Series) क्या है?

एक श्रृंखला एक क्रम के पदों का योग है।

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अपसरण परीक्षण (Divergence Test) क्या है?

यदि lim (n→∞) a_n ≠ 0, तो श्रृंखला अपसारी (diverges) होती है।

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Study Notes

ज़रूर, मैं आपकी मौजूदा अध्ययन नोट्स को नई जानकारी के साथ अपडेट कर सकता हूँ। चूँकि नई जानकारी मौजूदा नोट्स के समान है, इसलिए मैं सामग्री को दोहराने से बचूँगा। यहाँ एक संरचित प्रारूप में अद्यतन नोट्स दिए गए हैं:

  • कैलकुलस गणित की एक शाखा है जो निरंतर परिवर्तन पर केंद्रित है, जिसमें सीमाएँ, फलन, व्युत्पन्न, समाकल और अनंत श्रृंखला जैसे विषय शामिल हैं।
  • इसकी दो प्राथमिक शाखाएँ हैं: अवकल कलन और समाकल कलन।
  • अवकल कलन परिवर्तन की दरों और वक्रों के ढलानों से संबंधित है।
  • समाकल कलन मात्राओं के संचय और वक्रों के नीचे और बीच के क्षेत्रों से संबंधित है।

फलन

  • फलन इनपुट के एक सेट और अनुमेय आउटपुट के एक सेट के बीच एक संबंध है, जिसमें यह गुण होता है कि प्रत्येक इनपुट बिल्कुल एक आउटपुट से संबंधित होता है।
  • इनपुट को फलन का तर्क कहा जाता है, और आउटपुट को फलन का मान कहा जाता है।
  • फलनों को आमतौर पर f, g और h जैसे अक्षरों द्वारा दर्शाया जाता है।
  • संकेतन f(x) इनपुट x पर फलन f के मान को दर्शाता है।

सीमाएँ

  • एक सीमा किसी बिंदु पर स्वयं बिंदु पर नहीं, बल्कि उसके पास एक फलन के व्यवहार का वर्णन करती है।
  • औपचारिक रूप से, f(x) की सीमा जब x c तक पहुँचता है, तो L होती है, जिसे सीमा (x→c) f(x) = L के रूप में लिखा जाता है, यदि f(x) c के करीब पहुँचने पर L के मनमाने ढंग से करीब हो जाता है।
  • सीमाएँ निरंतरता, व्युत्पन्न और समाकल को परिभाषित करने के लिए आवश्यक हैं।

निरंतरता

  • एक फलन f एक बिंदु c पर निरंतर होता है यदि f(x) की सीमा जब x c तक पहुँचता है, मौजूद है, f(c) के बराबर है, और f(c) को परिभाषित किया गया है।
  • यदि कोई फलन अपने डोमेन में हर बिंदु पर निरंतर है, तो यह समग्र रूप से निरंतर है।
  • असंतोष दूर करने योग्य (एक छेद), जंप (मान में अचानक जंप) या अनंत (अनंत तक पहुँचना) हो सकते हैं।

व्युत्पन्न

  • एक फलन का व्युत्पन्न फलन के तात्कालिक परिवर्तन की दर को मापता है, जो एक बिंदु पर स्पर्शरेखा रेखा के ढलान के बराबर होता है।
  • f(x) के व्युत्पन्न को f'(x) या df/dx के रूप में दर्शाया जाता है
  • इसे अंतर भागफल की सीमा के रूप में परिभाषित किया गया है: f'(x) = सीमा (h→0) [f(x+h) - f(x)] / h।
  • व्युत्पन्न के नियम होते हैं जैसे कि शक्ति नियम, उत्पाद नियम, भागफल नियम और श्रृंखला नियम।

विभेदन नियम

  • शक्ति नियम: यदि f(x) = x^n, तो f'(x) = nx^(n-1)।
  • उत्पाद नियम: यदि f(x) = u(x)v(x), तो f'(x) = u'(x)v(x) + u(x)v'(x)।
  • भागफल नियम: यदि f(x) = u(x) / v(x), तो f'(x) = [u'(x)v(x) - u(x)v'(x)] / [v(x)]^2।
  • श्रृंखला नियम: यदि f(x) = g(h(x)), तो f'(x) = g'(h(x)) * h'(x)।

व्युत्पन्न के अनुप्रयोग

  • महत्वपूर्ण बिंदुओं को खोजना (जहाँ f'(x) = 0 या अपरिभाषित है) स्थानीय अधिकतम और न्यूनतम निर्धारित करने के लिए।
  • अंतराल निर्धारित करना जहाँ एक फलन बढ़ रहा है (f'(x) > 0) या घट रहा है (f'(x) < 0)।
  • दूसरे व्युत्पन्न (f''(x)) का उपयोग करके अवतलता की पहचान करना: अवतल ऊपर यदि f''(x) > 0, अवतल नीचे यदि f''(x) < 0।
  • अनुकूलन समस्याओं में कुछ बाधाओं के अधीन एक फलन का अधिकतम या न्यूनतम मान ज्ञात करना शामिल है।

समाकल

  • एकीकरण विभेदन की व्युत्क्रम प्रक्रिया है, जो एक वक्र के नीचे के क्षेत्र को खोजती है।
  • f(x) के समाकल को ∫f(x) dx के रूप में दर्शाया जाता है।
  • समाकल दो प्रकार के होते हैं: निश्चित और अनिश्चित।
  • अनिश्चित समाकल फलनों के एक परिवार का प्रतिनिधित्व करता है जो एक स्थिरांक से भिन्न होते हैं।
  • निश्चित समाकल दो सीमाओं के बीच वक्र के नीचे के क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है।

अनिश्चित समाकल

  • f(x) का अनिश्चित समाकल एक फलन F(x) है जैसे कि F'(x) = f(x)।
  • इसे ∫f(x) dx = F(x) + C के रूप में दर्शाया जाता है, जहाँ C एकीकरण का स्थिरांक है।
  • बुनियादी एकीकरण नियमों में एकीकरण के लिए शक्ति नियम, त्रिकोणमितीय फलनों का समाकल और घातीय फलनों का समाकल शामिल है।

परिभाषित इंटीग्रल

  • x = a से x = b तक f(x) के वक्र के नीचे के क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है।
  • ∫[a से b] f(x) dx के रूप में दर्शाया गया है।
  • कैलकुलस की मूलभूत प्रमेय विभेदन और एकीकरण को जोड़ती है।
  • भाग 1: यदि F(x) = ∫[a से x] f(t) dt, तो F'(x) = f(x)।
  • भाग 2: ∫[a से b] f(x) dx = F(b) - F(a), जहाँ F(x) f(x) का एक एंटीडेरिवेटिव है।

एकीकरण तकनीकें

  • u-सब्सटिट्यूशन: श्रृंखला नियम को उलट देता है, जिसका उपयोग तब किया जाता है जब इंटीग्रैड में एक फलन और उसका व्युत्पन्न होता है।
  • पार्ट्स द्वारा एकीकरण: उत्पाद नियम को उलट देता है, जो फलनों के उत्पादों के समाकल के लिए उपयोगी है: ∫u dv = uv - ∫v du।
  • आंशिक भिन्न: एकीकरण को सुविधाजनक बनाने के लिए परिमेय फलनों को सरल भिन्नों में विघटित करता है।
  • त्रिकोणमितीय प्रतिस्थापन: वर्गमूलों से जुड़े समाकल को सरल बनाने के लिए त्रिकोणमितीय पहचानों का उपयोग करता है।

इंटीग्रल के अनुप्रयोग

  • वक्रों के बीच के क्षेत्र को खोजना।
  • डिस्क, वॉशर या शेल विधियों का उपयोग करके क्रांति के ठोस पदार्थों की मात्रा की गणना करना।
  • एक अंतराल पर एक फलन का औसत मान निर्धारित करना।
  • विभेदक समीकरणों को हल करना।

अनुक्रम और श्रृंखला

  • एक अनुक्रम संख्याओं की एक क्रमबद्ध सूची है।
  • एक श्रृंखला एक अनुक्रम के पदों का योग है।

अनुक्रम

  • {a_n} के रूप में दर्शाया गया है, जहाँ n एक पूर्णांक है।
  • अंकगणितीय (पदों के बीच स्थिर अंतर) या ज्यामितीय (पदों के बीच स्थिर अनुपात) हो सकता है।
  • अभिसरण को सीमा के रूप में परिभाषित किया गया है जब n अनंत तक पहुँचता है।

शृंखला

  • Σ a_n के रूप में n=1 से ∞ तक दर्शाया गया है।
  • आंशिक योग पहले n पदों का योग है: S_n = Σ a_i i=1 से n तक।
  • एक श्रृंखला का अभिसरण इस बात पर निर्भर करता है कि आंशिक योगों का अनुक्रम एक परिमित सीमा तक पहुँचता है या नहीं।

अभिसरण परीक्षण

  • विचलन परीक्षण: यदि सीमा (n→∞) a_n ≠ 0, तो श्रृंखला भिन्न होती है।
  • समाकल परीक्षण: यदि f(x) निरंतर, धनात्मक और घट रहा है, तो Σ a_n और ∫[1 से ∞] f(x) dx या तो दोनों अभिसरित होते हैं या दोनों भिन्न होते हैं।
  • तुलना परीक्षण: ज्ञात अभिसारी या भिन्न श्रृंखला के साथ दी गई श्रृंखला की तुलना करता है।
  • अनुपात परीक्षण: अभिसरण निर्धारित करने के लिए लगातार पदों के अनुपात का उपयोग करता है।
  • मूल परीक्षण: अभिसरण निर्धारित करने के लिए पदों के निरपेक्ष मान के nवें मूल का उपयोग करता है।
  • प्रत्यावर्ती श्रृंखला परीक्षण: प्रत्यावर्ती श्रृंखला के लिए, यदि पद निरपेक्ष मान में घटते हैं और शून्य तक पहुँचते हैं, तो श्रृंखला अभिसरित होती है।

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