Let f : R → R f : R \rightarrow R f : R → R be a function as f ( x ) = ( x − 1 ) ( x + 2 ) ( x − 3 ) ( x − 6 ) − 100 f(x) = (x - 1)(x + 2)(x - 3)(x - 6) - 100 f ( x ) = ( x − 1 ) ( x + 2 ) ( x − 3 ) ( x − 6 ) − 100 . If g ( x ) g(x) g ( x ) is a polynomial of degree ≤ 3 \leq 3 ≤ 3 such that ∫ g ( x ) f ( x ) d x \displaystyle \int \frac{g(x)}{f(x)} dx ∫ f ( x ) g ( x ) d x does not contain any logarithm function and g ( − 2 ) = 10 g(-2) = 10 g ( − 2 ) = 10 . Then
∫ g ( x ) f ( x ) d x \displaystyle \int \frac{g(x)}{f(x)} dx ∫ f ( x ) g ( x ) d x , equals
হানি নাটস
ক
tan − 1 ( x − 2 2 ) + c \tan^{-1} \left ( \frac{x - 2}{2} \right ) + c tan − 1 ( 2 x − 2 ) + c
খ
tan − 1 ( x − 1 1 ) + c \tan^{-1} \left ( \frac{x - 1}{1} \right ) + c tan − 1 ( 1 x − 1 ) + c
গ
tan − 1 ( x ) + c \tan^{-1} (x) + c tan − 1 ( x ) + c
Here, f ( x ) = ( x − 1 ) ( x + 2 ) ( x − 3 ) ( x − 6 ) − 100 f(x) = (x - 1)(x + 2)(x - 3)(x - 6) - 100 f ( x ) = ( x − 1 ) ( x + 2 ) ( x − 3 ) ( x − 6 ) − 100
= ( x 2 + 4 x + 3 ) ( x 2 − 4 x − 12 ) − 100 = (x^2 + 4x + 3) (x^2 - 4x - 12) - 100 = ( x 2 + 4 x + 3 ) ( x 2 − 4 x − 12 ) − 100
= ( x 2 − 4 x ) 2 − 9 ( x 2 − 4 x ) − 136 = (x^2 - 4x)^2 - 9(x^2 - 4x) - 136 = ( x 2 − 4 x ) 2 − 9 ( x 2 − 4 x ) − 136
= ( x 2 − 4 x + 8 ) ( x 2 − 4 x + 17 ) = (x^2 - 4x + 8)(x^2 - 4x + 17) = ( x 2 − 4 x + 8 ) ( x 2 − 4 x + 17 )
∫ g ( x ) f ( x ) = g ( x ) ( x 2 − 4 x − 17 ) ( x 2 − 4 x + 8 ) \displaystyle \int \frac{g(x)}{f(x)} = \frac{g(x)}{(x^2 - 4x - 17)(x^2 - 4x + 8)} ∫ f ( x ) g ( x ) = ( x 2 − 4 x − 17 ) ( x 2 − 4 x + 8 ) g ( x )
= A x + B x 2 − 4 x − 17 + C x + D x 2 − 4 x + 8 = \frac{Ax + B}{x^2 - 4x - 17} + \frac{Cx + D}{x^2 - 4x + 8} = x 2 − 4 x − 17 A x + B + x 2 − 4 x + 8 C x + D
Clearly, A , B A, B A , B and C C C must be zero.
∴ g ( x ) ( x 2 − 4 x − 17 ) ( x 2 − 4 x + 8 ) = D x 2 − 4 x + 8 \therefore \frac{g(x)}{(x^2 - 4x - 17)(x^2 - 4x + 8)} = \frac{D}{x^2 - 4x + 8} ∴ ( x 2 − 4 x − 17 ) ( x 2 − 4 x + 8 ) g ( x ) = x 2 − 4 x + 8 D
∴ \therefore ∴ g ( x ) = D ( x 2 − 4 x − 17 ) g(x) = D (x^2 - 4x - 17) g ( x ) = D ( x 2 − 4 x − 17 )
g ( − 2 ) = D ( 4 + 8 − 17 ) = − 10 g(-2) = D (4 + 8 - 17) = -10 g ( − 2 ) = D ( 4 + 8 − 17 ) = − 10 [given]
⇒ \Rightarrow ⇒ g ( x ) f ( x ) = 2 ( x 2 − 4 x − 17 ) ( x 2 − 4 x − 17 ) ( x 2 − 4 x + 8 ) = 2 x 2 − 4 x + 8 \frac{g(x)}{f(x)} = \frac{2 (x^2 - 4x - 17)}{(x^2 - 4x - 17)(x^2 - 4x + 8)} = \frac{2}{x^2 - 4x + 8} f ( x ) g ( x ) = ( x 2 − 4 x − 17 ) ( x 2 − 4 x + 8 ) 2 ( x 2 − 4 x − 17 ) = x 2 − 4 x + 8 2
∴ \therefore ∴ ∫ g ( x ) f ( x ) d x = ∫ 2 x 2 − 4 x + 8 d x = 2 ∫ d x ( x − 2 ) 2 + ( 2 ) 2 \displaystyle \int \frac{g(x)}{f(x)} dx = \displaystyle \int \frac{2}{x^2 - 4x + 8}dx = 2 \displaystyle \int \frac{dx}{(x - 2)^2 + (2)^2} ∫ f ( x ) g ( x ) d x = ∫ x 2 − 4 x + 8 2 d x = 2 ∫ ( x − 2 ) 2 + ( 2 ) 2 d x
= 2. 1 2 tan − 1 ( x − 2 2 ) + C = tan − 1 ( x − 2 2 ) + C = 2. \frac{1}{2} \tan^{-1} \left ( \frac{x - 2}{2} \right ) + C = \tan^{-1} \left ( \frac{x - 2}{2} \right ) + C = 2. 2 1 tan − 1 ( 2 x − 2 ) + C = tan − 1 ( 2 x − 2 ) + C