The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search
Published by nta1234, 2021-04-20 23:13:11

MTG MCQ

MCQ IIT JEE

10  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

10.  (d)  :  Method  I  :  Let  z1   =  cosq 1  +  i  sinq 1,   Þ w6 (  –8)  +  (8)  =  0 Þ  0  =  0
z 2  =  cosq 2  +  isinq 2 \  –  1,  1  –  2w,  1  –  2w2   are  roots  of 
(x  –  1)3   +  8  =  0  but  on  the  other  hand  the  other  roots  does 
\  z1   +  z2   =  (cosq 1  +  cosq 2)    +  i(sinq 1  +  sinq 2)    not  satisfies  the  equation  (x  –  1)3   +  8  =  0. 
Now  |z 1  +  z2 |   =  |z 1|   +  |z2 |  
13  (a) :  z + iw  =  0
Þ (cosq1 + cos q2 )2 + (sin q1 + sin q2 )2  = 1+1 Þ  z  =  -iw Þ  z  =  iw
Þ  2(1  +  cos(q 1  – q 2)  )  =  4  (by  squaring) Þ w  =  –iz \  arg  (–iz2   )  = p
Þ  arg  (–i)  +  2arg  (z)= p
Þ  cos(q 1  – q 2)    =  1 Þ q 1  – q 2  =  0 (Q cos0° = 1) 
Þ  2arg(z)  = p  + p/2 =  3p/2 
Þ Arg z1   –  Arg z2   =  0. 
arg(z)  =  3p/4 
3 z 3  z 
11.  (d)  :  Given  w = 3 z - i  \ w = 3 z - i 14.  (d)  :  z1  /3  =  p  +  iq
Þ  x  –  iy  =  (p  +  iq) 3
Þ 3z - i =  3  z Þ  x  –  iy  =  p3    –  3pq2    +  i(3p2  q    –  q 3) 
Þ  x  =  p 3  –  3pq 2  and  y  =  –(3p 2q    –  q3  )   
Þ 3(x) + i(3 y - 1) = 3(x + iy)  ( z = x + iy)  (*) 
x  =  p2    –  3q 2  and  y  =  –(3p 2  –  q 2 ) 
Þ (3x) 2 + (3y – 1)2  = 9(x 2 + y 2)  Þ 6y – 1 = 0  which is straight  p  q 
line. 
Adding  the  equations  of  (*)  we  get 
12.  (d) : Method (1)  : (By  making  the  equation  from the given 
roots)  x +  y  =  –2(p2    +  q 2)   
Let  us  consider  x  =  –1,  –1,  –1 pq
\  Required  equation  from  given  roots  is 
(x +  1)(x  +  1)(x  +  1)  =  0  15.  (b)  :  |z 2  –  1|  =  |z|2    +  1  x = 0 Imaginary axis
(x  +  1) 3  =  0  which  does  not  match  with  the  given  equation 
(x – 1) 3  + 8 = 0 so x = –1, –1, –1 cannot be the proper choice.  Þ  Let  z  =  x  +  iy For real axis y = 0 
Again  consider  x  =  –1,  –1  +  2w,  –1  –2w2  Þ  (x  –  1) 2  +  y2   
\  Required  equation  from  given  roots  is
Þ  (x  +  1)(x  +  1  –  2w)(x  +  1  +  2w2 )    =  0 =(x2    +  y 2)    +  1
Þ  (x +  1)[(x  +  1)2   +  (x  +  1)(2w2   –  2w)  –  4w3 ]    =  0
Þ  (x  +  1)[(x  +  1) 2  +  2(x  +  1)(w 2  – w)  –  4  ]  =  0 Þ  2x  =  0 
Þ  (x  +  1) 3  +  2(x  +  1)2 (  w 2  – w)  –  4(x  +  1)  =  0  x =  0
which  cannot  be expressed  in  the  form  of  given  equation  (x  – 
1) 3  +  8  =  0.  Now  consider  the  roots  Þ  z  lies  on  imaginary  axis. 
x i  =  –1,  1  –  2w,  1 –  2w2   (i  = 1,  2,  3) 
and  the  equation  with these  roots  is  given  by  16.  (d)  :  Given  æ 1 + i ö x  =  1
x3   – (sum of the roots)x2   + x(Product of roots taken two at a time)  çè 1 - i ÷ø 
– Product of roots  taken  all at  a  time  =  0 
Now sum of  roots x1   + x2   + x3   æ 2i  öx 
=   –1 + 1 – 2w +  1 –  2w2  = 3  Þ çè 2 ÷ø  =  1
Product  of  roots  taken  two  at  a  time 
=    –1  +  2w  –  1  +  2w2   +  1  +  2(w 2  + w)  +  4w3   =  3  Þ  ix   =  1 Þ  ix   =  (i) 4n
Product  of  roots  taken  all  at  a  time 
=    (–1)[(1  –  2w)(1  –  2w2 )  ]  =  –7 Þ x  =  4n,  n Π I+   
\  Required  equation  is  x 3  –  3x2   +  3x  +  7  =  0
Þ x 3 – 3x 2 + 3x – 1 + 8 = 0 Þ (x – 1)3  + 8 = 0  which matched  17.  (c)  :  | zw | = 1 Þ | z || w | = 1 So | z | = | 1  ...  (1) 
with  given  equation.  w |

Method  2  (by  taking  cross  checking)  Again  Arg (z) – Arg (w)  = p
As  (x  –  1) 3  +  8  =  0  ...(*)  2 
and  x  =  –1  satisfies  (x  –  1)3   +  8  =  0 
i.e.  (–2) 3 +  8  =  0 Þ 0  =  0  \  z  = z  i = z 2 i  from  (1)
Similarly  for  1  –  2w  we  have  (x  –  1)3   +  8  =  0 w w 
Þ (1  –  2w –  1)3   +  8  =  0
Þ (–2w)3   +  8  =  0 Þ –8  +  8 =  0  and  for  1  –  2w2   \  z  = zzi Þ  z w = 1  = - i . 
we  have  (1  –  2w2   –  1)3   +  8  =  0 w i

18. (b) : As  z1  ,   z2    are  roots  of  z 2  +  az  +  b  =  0
\  z 1  +  z2    =  –a,  z1  z  2    =  b 
Again  0,  z 1 ,  z2    are  vertices  of  an  equilateral  triangle 



z1   z2 

\  02    +  z 12    +  z2  2   =  0z 1  +  z 1 z 2  +  z2   0  =  0 
z 1 2  +  z2  2    =  z1  z   2

Þ  (z 1  +  z2  )  2    =  3z1   z2   
a 2  =  3b

Complex  Numbers  11 

19.  (b)  :  Let  |z|  =  |w| =  r 21.  (b)  :  r  z 3 
\  z  =  re ia  and w  =  re ib 
where a  + b  = p (given)  a 
Now  Z- =  re ia  =  re i(p – b)  z 1  b 
=  re ip ×  e –ib 
=  –  re–  ib  z 2 
=  – w 
z1   z 3  –  z3    z 2 =  (a  +  r)  –  (b  +  r) 
20.  (c) : |z –  4| <  |z –  2| 
or  |a  – 4  +  ib| <  |(a  –  2)  +  ib|  by  taking  z  =  a+ib =  a - b =  a  constant,  which  represent  a  hyperbola 
Þ  (a  –  4) 2  +  b2    <  (a  –  2)2    +  b2  Since, A hyperbola is the locus of a point which moves in such 
Þ  –8a  +  4a  <  –16  +  4 a way that the difference of its distances from two fixed points 
Þ  4a  >  12 Þ  a  >  3 (foci)  is  always  constant.
Þ  Re(z)  >  3 

12  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

CHAPTER  MATRICES 
AND DETERMINANTS


é1 a 3 ù 7.  Consider  the  system  of  linear  equations

1.  If  P = êê1 3 3 úú is the  adjoint of  a  3  ×  3  matrix A  and  x1    +  2x2    + x 3  =  3 
êë2 4 4ûú  2x1    +  3x2    + x 3  =  3 

|A|  =  4,  then a  is  equal  to  3x1    +  5x 2  +  2x 3  =  1 

(a)  11  (b)  5  (c)  0  (d)  4  (2013)  The  system  has 

2.  The number of values of k, for which the system of equations  (a)  infinite  number  of  solutions 

(k + 1)x + 8y = 4k, kx  + (k +  3)y = 3k  –  1, has no solution, is  (b)  exactly  3  solutions 

(a)  1  (b)  2  (c)  3  (d)  infinite  (2013)  (c)  a unique  solution  (2010) 
(d)  no  solution 

æ1 0 0 ö 8.  The number of 3 × 3 non‑singular matrices, with four entries 
as  1  and  all  other  entries  as  0,  is 
3.  Let  A = ç 2 1 0 ÷÷ . If u 1  and u 2  are  column matrices  such 
ç
è 3 2 1 ø 
(a)  less than 4  (b)  5 

æ1ö æ0 ö (c)  6  (d)  at least 7  (2010) 

that  Au1 = ç 0÷÷ and Au 2  = ç 1 ÷÷ ,  then u 1  + u2    is  equal  to  9.  Let A  be  a  2  ×  2  matrix  with  non‑zero  entries  and  let
ç ç A2    = I, where I is 2 × 2 identity matrix. Define Tr(A) = sum 
è0ø è0 ø  of  diagonal  elements  of A  and  |A|  =  determinant  of 
matrix A. 
æ -1ö  æ 1 ö æ -1ö  æ -1ö 
Statement‑1  : Tr(A)  =  0. 
(a)  ç -1÷÷  (b)  ç -1÷÷  (c)  ç 1 ÷÷ (d)  ç 1 ÷÷ ( 2 0 1 2 ) 
ç ç ç ç
è 0 ø  è -1ø  è 0 ø  è -1ø 

4.  Let P  and Q  be  3  ×  3  matrices  with P ¹ Q.  If P 3  = Q 3  and Statement‑2  :  |A|  =  1. 

P2  Q  = Q 2P,  then  determinant  of  (P 2  + Q2  )    is  equal  to  (a)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2  is  a 

(a)  0  (b)  –  1  (c)  –  2  (d)  1  (2012)  correct  explanation  for  Statement­1. 

5.  Let A  and B  be  two  symmetric  matrices  of  order  3.  (b)  Statement­1 is true, Statement­2 is true;  Statement­2  is 
Statement‑1 : A(BA)  and  (AB)A  are  symmetric  matrices.  not  a correct explanation for Statement­1 
Statement 2 : AB is symmetric matrix if matrix multiplication 
of A  with B  is  commutative.  (c)  Statement­1 is true, Statement­2 is false. 
(a)  Statement­1 is true,  Statement­2 is  false.  (d)  Statement­1 is false, Statement­2 is true. 

(2010) 

(b)  Statement­1 is false,  Statement­2 is  true.  10.  Let  A  be  a  2  ×  2  matrix 

(c)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is  Statement­1: adj (adj  A) = A 
a  correct explanation  for  Statement­1.  Statem ent­2 :  |adj  A|  =  |A| 
(a)  Statement­1 is true, Statement­2 is true;  Statement­2  is 
(d)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is 
not  a  correct  explanation  for  Statement­1.  (2011)  not  a correct explanation for Statement­1 

6.  The  number  of  values  of k  for  which the  linear  equations  (b)  Statement­1 is true, Statement­2 is false. 

4x  + ky  +  2z  =  0 (c)  Statement­1 is false, Statement­2 is true. 

kx  +  4y  + z  =  0  (d)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2  is  a 

2x +  2y  + z  =  0  correct  explanation  for  Statement­1. 

possess  a  non‑zero  solution  is  (2009) 

(a)  1  (b)  zero  (c)  3  (d)  2  (2011)  11.  Let  a,  b,  c  be  such  that  b(a  +  c) ¹  0.  If 

Matrices and Determinants  13 

a a +1 a -1 a +1 b +1 c -1  18.  Let  æ1 2ö æ a  b0 ÷öø ,  a,  b Π N.  Then 
A = ç ÷ and B = ç
-b b +1 b - 1 + a -1 b -1 c +1 = 0,  è 3 4 ø è 0 

c c - 1 c +1  (-1)n+2 a (-1)n+1b  (- 1) n c (a)  there  cannot  exist  any  B  such  that  AB  =  BA 

then  the  value  of  n  is  (b)  there exist more than one but finite number B’s such that 

(a)  any even integer  (b)  any  odd  integer  AB  =  BA 

(c)  any integer  (d)  zero  (2009)  (c)  there  exists  exactly  one  B  such  that  AB  =  BA 

(d)  there  exist  infinitely  many  B’s  such  that  AB  =  BA. 

12.  Let A be a 2 × 2 matrix with real entries. Let I be the 2 × 2  (2006) 
identity matrix. Denote by tr(A), the sum of diagonal entries 
of A. Assume that  A 2  =  I.  19.  If  A2   –  A  +  I  =  0,  then  the  inverse  of  A  is 
Statement­1 :  If A ¹ I and A ¹ –I,then det A =–1. 
Statement­2 : If A ¹ I and A ¹ – I, then tr(A) ¹ 0.  (a)  A  (b)  A +  I  (c)  I  – A  (d)  A  –  I.  (2005) 
(a)  Statement­1  is true,  Statement­2 is  false 
(b)  Statemen­1  is false,  Statement­2 is  true  20.  If  A = é1 0 ù é1 0 ù
(c)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is  êë1 1 úû  and  I = êë0 1 úû ,  then  which  one  of  the 
a correct explanation  for  Statement­1 
(d)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is  following holds for all n ³ 1, by the principle of mathematical 

not a correct explanation for Statement­1 (2008)  induction 

(a)  A n  =  2 n –  1  A  –  (n  –  1)I 

(b)  An   =  nA  –  (n  –  1)I 

(c)  A n  =  2 n –  1A    +  (n  –  1)I 

13.  Let a, b, c be any real numbers. Suppose that there are real  (d)  An   =  nA  +  (n  –  1)I.  (2005) 

numbers x, y,  z not all zero such that  x = cy + bz, y = az  +  21.  If  a 2  +  b 2  +  c 2  =  –  2  and 
1 + a2 x (1 + b2 ) x
cx and  z =  bx  +  ay. Then  a 2  +  b 2  +  c 2  + 2abc  is equal to  (1 + c2 ) x 
f ( x) = (1+ a2 ) x 1 + b2 x (1 + c2 ) x 
(a)  1  (b)  2  (c)  –  1  (d)  0 (2008)  (1+ a2 ) x (1 + b2 ) x 1 + c2 x

14.  Let  A be  a square  matrix all  of  whose  entries  are  integers.  then  f (x)  is  a  polynomial  of  degree 

Then  which  one  of the  following  is  true?  (a)  0  (b)  1  (c)  2  (d)  3.  (2005) 
(a)  If det A  = ± 1,  then  A –1  need not  exist 
(b)  If det A  = ± 1, then  A –1  exists but all its entries are not  22.  The  system  of  equations ax  +  y  +  z  = a  –  1, 

necessarily integers  x  + ay  +  z  = a  –  1,  x  +  y  + az  = a  –  1  has  no  solutions, 
(c)  If det A ¹ ± 1, then A –1  exists and all its entries are non­ 
if a  is 
integers 
(d)  If det A = ± 1, then A –1 exists and all its entries are integers  (a)  either  –2  or  1  (b)  –2 

(2008)  (c)  1  (d)  not  –2.  (2005) 

1 1 1  æ 0 0 -1 ö
15.  If D = 1 1 + x 1 for x ¹ 0, y ¹ 0 then D is  ç ÷÷÷ø . 
23.  Let  A = ççè 0 -1 0  The only correct statement  about the 
1 1 1 + y -1 0 0 

(a)  divisible  by x but  not  y  matrix A  is 
(b)  divisible  by y but  not  x 
(c)  divisible  by  neither  x  nor  y  (a)  A– 1  does  not  exist 
(d)  divisible by  both x  and  y. 
(b)  A  =  (–1)I,  where  I  is a  unit  matrix 

(2007)  (c)  A  is  a  zero  matrix  (d)  A 2  =  I.  (2004) 

é5 5a  a ù æ 1 -1 1 ö æ 4 2 2 ö

16.  Let  A = êê0 a 5a ú .  If  |  A 2  |  =  25,  then  |a|  eq uals  24.  Let  A = ç 2 1 -3÷÷  and  10(B ) = ç -5 0  a÷ .  If B is the 
ú ç ç ÷
è 1 -2 3ø 
ëê0 0 5 úû  è 1 1 1 ø 

inverse  of  matrix  A,  then a is 

(a)  1/5  (b)  5  (c)  5 2  (d)  1.  (2007)  (a)  2  (b)  –1  (c)  –2  (d)  5.  (2004) 

17.  If  A  and  B  are  square  matrices  of  size  n  ×  n  such  that  determinant 
25.  If a1 ,  a 2,  a3 ,  ...., a n , ... are G.P., then the value of the 
A2   –  B2   =  (A  –  B)(A  +  B),  then  which  of  the  following  will 
log an log an+1 log a n +2 
be  always  true?  log an+3 log an+4 log a n + 5  ,  is 

(a)  A =  B  (b)  AB  =  BA 

(c)  either  A or  B  is  a  zero  matrix  log an + 6 log an + 7 log an + 8 

(d)  either  A or  B  is  an  identity  matrix.  (2006) 

(a)  2  (b)  1  (c)  0  (d)  –2.  (2004)

14  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

26.  If  1, w, w2   are  the  cube  roots  of  unity,  28.  If  a  >  0  and  discriminant  of  ax 2  +  2bx  +  c  is  –ve,  then 

1  wn w2 n  a b ax + b 
then  D = wn w2 n  1  is  equal  to  b c bx + c  is 
ax + b bx + c  0
w2 n 1  w n

(a)  1  (b) w  (c) w2   (d)  0.  (2003)  (a)  +ve  (b)  (ac  –  b 2)  (ax2   +  2bx  +  c) 
(c)  –ve 
(d)  0.  (2002) 

27.  If  A = éa b ù and  A2  = éa b ûúù ,  then  29.  If l, m, n are the p th,  q th and r th term of a GP, all positive, then 
êëb a ûú  êë b a
log l p  1 
(a) a  =  a 2  +  b 2,  b  =  2ab 
log m q  1  equals 
(b) a  =  a 2  +  b 2 , b  =  a 2  –  b 2  log n r  1 

(c) a  =  2ab, b  =  a 2  +  b 2  (a)  –1  (b)  2 

(d) a  =  a 2  +  b 2 , b  =  ab.  (2003)  (c)  1  ­(d)  0.  (2002) 

Answer  Key 

1.  (a)  2.  (a)  3.  (b)  4.  (a)  5.  (d)  6.  (d) 
7.  (d)  8.  (d)  9.  (c)  10.  (a)  11.  (b)  12.  (a) 
16.  (a)  17.  (b)  18.  (d) 
13.  (a)  14.  (d)  15.  (d)  22.  (b)  23.  (d)  24.  (d) 
19.  (c)  20.  (b)  21.  (c)  28.  (c)  29.  (d)
25.  (c) 
26.  (d)  27.  (a) 

Matrices and Determinants  15 

é1 a 3 ù 4.  (a) :  P3   = Q 3,   P 2Q    = Q 2 P,  PQ 2  =  P 2 Q
1.  (a) :  P = êê1 3 3 úú Þ  P(P2   +  Q 2 ) = (Q 2  +  P2  )Q
Þ  P(P2   +  Q 2)   = (P2   +  Q 2 )Q 
êë2 4 4 úû  P ¹ Q Þ  P 2  +  Q2   is singular. 
Let P = 1(12 – 12) – a(4 –  6) + 3(4  – 6)  = 2a – 6  Hence, |P2   +  Q 2|  =  0 
Also, det(adj  A) =  (det  A) 2
Þ  2a – 6 =  16 Þ  2a = 22. \ a  =  11  5.  (d) :  Let  A(BA) =  P 

Remark  :  det(adj  A)  =  (det  A) n  – 1,  where  A  is  a  matrix  of  Then PT    = (ABA) T  = A T B T A T  (Transversal rule) 

order  n.  = ABA =  P 

ék + 1 8 ù éxù é 4 k ù Thus  P  is  symmetric. 
2.  (a) : The equation  is ê k + 3ûú ëêyûú = êë3k  - 1ûú  Again,  A(BA)  =  (AB)A  by  as sociativity. 
ë k Also  (AB) T  =  B T A T  = BA = AB 

For no solution  of  AX  = B  a  necessary  condition is 

det  A  =  0. 

k +1 8  (Q  A  and  B  are  commutative)
Þ = 0  Þ  AB is also symmetric. 

k k +3 

Þ  (k + 1)(k  + 3) – 8k  = 0 Þ k 2  + 4k + 3 – 8k  =  0 6.  (d) :  For the  system to possess non­zero solution, 
Þ  k2   – 4k +  3 =  0 Þ (k – 1)(k – 3) = 0 \ k = 1, 3 
For k = 1, the  equation becomes  4 k  2 
2x + 8y = 4, x + 4y  = 2  we have  k 4 2 =  0 
which is just a single  equation in  two variables. 
x + 4y  = 2  It has infinite  solutions.  2 2 1 
For k = 3, the  equation becomes  which on expansion gives  k 2  –  6k  +  8 =  0
4x + 8y = 12, 3x  + 6y = 8  Þ  (k – 2)(k – 4) = 0. \  k  = 2, 4 

which  are  parallel  lines.  So  no  solution  in  this  case.  7.  (d) : x 1  + 2x 2  +  x 3  = 3 
é1 0 0ù é1ù é0 ù 2x 1  + 3x2   +  x3   = 3 
3x 1  + 5x 2  + 2x3   = 1 
3.  (b) :  A = êê2 1 0úú , Au1 = êê0úú , Au2 = êê1 úú A quick observation tells us that the sum of first two equations 
ëê3 2 1úû ëê0úû ëê0 úû 
yields 
éa ù
Let u1 = êêb úú (x 1  + 2x 2  +  x 3 ) + (2x 1  + 3x 2  +  x 3 ) = 3 + 3
Þ  3x 1  + 5x 2  + 2x3   = 6 
ëê c úû  But  this  contradicts  the  third  equation,  i.e., 

Au1   = é1 ù Þ a = 1,  2a  +  b  =  0  3x 1  + 5x 2  + 2x3   = 1 
êê0 úú Þ b = -2,  3a  +  2b  +  c  =  0 Þ  c  =  1  As such the system is inconsistent and hence it has no solution. 

êë0 úû  éa1 a2 a3   ù

é p ù 8.  (d)  :  A= ê b1 b2 b3   úú
ê q úú ê
Let u2  = ê êëc1 c2 c3 úû 

ëê r ûú  Let A = (a 1 b 2 c 3 + a2  c1  b3   + a 3 b 1 c 2 ) – (a1  c 2 b 3  + a 2 b 1 c 3  + a 3 c 1b   2 ) 
If  any  of the terms  be  non­zero, then  det  A will  be  non­zero 
Au 2  = é0ù  Þ p = 0,  2 p  +  q  =  1   Þ   q  =  1,  and all the elements of that term will be   1 each. 
êê1 úú 3 p    +  2q  +  r  =  0   Þ   r  = -2  Number of non­singular  matrices = 6 C 1  ×  6 C 1  =  36 
êë0ûú    We can also exhibit more  than 6 matrices to  pick  the  right 
choice.
é 1ù é 0ù é 1ù 
êê-2úú ê 1úú = êê-1úú 
u1 + u2 = + ê

ëê 1úû ëê-2ûú ëê-1ûú  

16  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

9.  (c)  :  Let  A = éa bù 12.  (a)  :  Let  A = éa bdûúù . We  have 
êë g dûú  êë g

A2  = é a2 + bg b(a + d) ù = é1 0 ù A2  = é a 2  + bg b(a + d) ù
ê ú êë0 1 úû ê ú
ëêg(a + d)  d + bg ûú  ëêg (a + d)  d2  + bg ûú 

Which gives a + d  = 0 and a 2  + bg  = 1  é a2  + bg b(a + d)ù é1 0 ù
ê ëê0 1 ûú
So we  have Tr(A) =  0  A2  = I = d2  + ú=
ûú 
det A  = ad – bg = –a 2  – bg = – (a 2  + bg) = –1  ëêg (a + d)  bg

Thus statement­1  is true but statement­2  is false.  giving a2   + bg  = 1 = d 2  + bg 

10.  (a)  :  We  have  adj(adj  A)  =  |A| n–2A    and g(a + d) = b(a  + d) = 0 

Here  n  =  2,  which  gives  adj(adj  A)  =  A  As A ¹ I, A ¹ – I, we have a = – d 

The  statement­1  is  true.  1 - bg b

Again  |adj  A|  =  |A| n  –  1  detA = g - 1 - bg  = -1+ bg - bg = -1 

Here  n  =  2,  which  gives  |adj  A|  =  |A| 

Thus  statement­2  is  also  true.  But  statement­2  doesn’t  explain  Statement­1  is therefore  true. 
tr (A) = a  + d = 0   {a  = – d} 
statement­1.  Statement­2 is false because  tr (A) = 0 

a a +1 a -1 a +1 b +1 c - 1  13.  (a) :  System of equations 
b +1 b -1 + a -1 b -1 c - 1 = 0  x –  cy  – bz = 0 
11.  (b) :  -b c -1 c + 1 (-1)n+2 a (-1)n+1 b (- 1) n c cx –  y +  az  = 0 
c bx +  ay  – z  = 0 
has non trivial solution if the determinant of coefficient matrix 
a a +1 a -1 a + 1 b + 1 c - 1  is  zero

Þ -b b + 1 b - 1 + (-1)n  a - 1 b - 1 c - 1 = 0 

c c - 1 c + 1  a - b c

a + 1 a - 1  a  1  -c -b 
Þ D + (-1)n  b + 1 b - 1 -b  = 0  Þ  c -1  a  = 0 

c + 1 c - 1  c b a -1 
(Changing  rows  to  columns) 
Þ 1(1 –  a2  ) +  c(–  c –  ab) –  b(ca  +  b) = 0
a a + 1 a - 1  Þ a2   +  b 2  +  c 2  + 2abc  = 1 
Þ D + (-1)n  -b b + 1 b - 1 = 0 
14.  (d) : Each entry of  A  is an integer, so the  cofactor of  every 
c c + 1 c - 1  entry is an integer. And then each entry of adjoint is integer. 
(Changing columns in cyclic order doesn’t change the deter­  Also det A  = ± 1 and we know that 
minant)
Þ  D + (–1) n D = 0 Þ  {1 + (–1) n }D =  0  A-1  =  1  (adj A ) 
det A
a a + 1 a - 1 
This means all entries in A –1  are  integers. 
Now D = -b b + 1 b - 1 = 0 

c c - 1 c + 1  1 1 1 
a 2 a - 1  15.  (d) : D = 1 1 + x  1 
= -b 2 b - 1  C 2 ® C 2  – C 3 
c -2 c + 1  1 1 1 + y
(Apply C2  ® C 2  –  C 1,  C3  ® C 3  –  C1 )   
a + c 0  a + c 
= -b + c 0  b + c  R 1 ® R 1  + R 3 ,  R 2 ® R 2  + R 3  1 0 0 
= 1 x 0 = 1( xy - 0) = xy 
c -2 c + 1 
Expanding  along  2nd  column  1 0  y
D  =  2{(a +  c)(b  +  c)  –  (a +  c)  (c  –  b)} 
Hence D  is  divisible  by  both  x  and  y. 

=  2(a  +  c)2b  é5 5a a ù é5 5a  a ù
= 4b(a + c) ¹ 0  (By  hypothesis)  16.  (a) : A2  = êê0 a 5aúú êê0 a 5 aúú
Now {1 + (–1) n }D = 0 Þ  1 + (–1) n  =  0 
Which  mean  n  =  odd  integer.  ëê0 0 5 úû ëê0 0 5 ûú

Matrices and Determinants  17 

é25 25a + 5a2 5a + 5a + 25 a2 ù 22.  (b)  :  For  no  solution  | A |  =  0  and  (adj  A)(B) ¹  0 
ê ú
A2 = ê 0 a2 25a + 5 a2  ú a 1 1 
Now  |  A  |  =  0  Þ 1 a 1 = 0 
ê 0 0 25  ú
êë úû  1 1a
Þ a3   –  3a  +  2  =  0 Þ (a –  1) 2 (a +  2)  =  0
Given |A 2 | = 25, 625a 2  = 25 Þ  | a |= 15 .  Þ a =  1,  –2. 
But  for a  =  1,    | A |  =  0  and  (adj  A)(B)  =  0
17.  (b)  :  Give  A 2  –  B2   =  (A  +  B)(A  –  B) Þ  for a  =  1  there  exist  infintiely  many  solution. 
Þ  0  =  BA  –  AB Also  the  each  equation  becomes 
Þ  BA =  AB  x  +  y  +  z  =  0  again  for a  =  –2 
|A|  =  0  but  (adj  A)(B) ¹  0  Þ $ no solution.
18.  (d)  :  æ1 2ö æ a  0ö 
A = èç 3 4÷ø and B = çè 0 b ø÷ 
23.  (d)  :  (i)  |A|  =  1 \  A– 1  does  not  exist  is  wrong  statement 

Now  AB = æ 1 2ö æ a 0ö = æa 2b  ö  ...  (i)  æ -1 0 0  ö
çè 3 4÷ø çè 0 b÷ø èç 3a 4bø÷    ...  (ii) 
(ii) (–1)  I  =  ç 0 -1 0  ÷ ¹  A Þ  (b)  is  false 
ç 0 0 ÷
è -1 ø
a 0ö æ1 2ö æa 2a   ö
and  BA = æ 0 b÷ø çè 3 4ø÷ = çè 3b 4b ø÷  (iii)  A  is  clearly  a  non  zero  matrix \  (c)  is  false 
çè
We  left  with  (d)  only. 

As  AB  =  BA Þ 2a  =  2b Þ a  =  b 24.  (d)  :  Given  A –1  =  B  =  10  A–  1  =  10  B

\  B = æ a  0 ö = aI 2  Þ $ infinite  value  of  a  =  b Π N  æ 4 2 2  ö
çè 0 aø÷  ç a÷
Þ ç -5 0  ÷ =  10  A –1. 
è 1 -2 ø 
3

19.  (c)  :  A2   –  A  +  I  =  0 Þ  I  =  A  –  A ×  A  æ 4 2 2  ö
IA –1  =  AA –1  –  A(AA –1)    ,  A –1  =  I  –  A.  ç a÷
Þ  ç -5 0  ÷ (A)  =  10I
è 1 -2 ø 
3

20.  (b)  :  A = æ1 0 ö æ 4 2 2 ö æ 1 -1 1  ö
çè1 1 ÷ø 
Þ  ç -5 0 a ÷ ç 2 1 -3 ÷
ç ÷ ç ÷
æ1 0 ÷ö , æ 1 0ö æ 1 0 ö è 1 -2 3 ø è 1 1 1 ø 
1 ø ç 3 ç n 1 ÷ø 
\ A2 = ç 2 A3  = è 1 ÷ so  A n  = è æ 10 0 0  ö
è ø
ç 0 10 0  ÷
=  ç 0 ÷ ...(*)
è ø 
æ n 0 ö æ n - 1 0  ö 0 10
ç n n ÷ ç 0 n -1 ÷ø 
and  nA  –  (n  –  1)I  = è ø - è

= æ1 0 ö = A n .  Þ  –5  + a =  0 
ç 1 ø÷ 
è (equating  A 21  entry  both  sides  of  (*))
Þ a  =  5 

n 25.  (c)  :  a2 = a3  = ...  a n  =  r 

21.  (c)  :  Applying  C 2 ®  C2   +  C3   +  C 1  a1 a2 an - 1 
f ( x) = 1 + 2 x + x(a2 + b2 + c2 ) 
which  means  an   ,  an   +  1 ,  an   +  2 Π G.P.
1 + a2 x 1 (1 + c2 ) x  2 
(1 + a2 ) x 1 (1 + c2 ) x  Þ  a n  +  1  =  a n  a n  +  2
(1 + a2 ) x 1 1 + c2 x
Þ  2  log  a n +  1  –  log  an    –  log  a n +  2  =  0...(i) 
Applying  R1  ®  R1   –  R 2,   R2  ®  R2   –  R3   and 
using  a 2  +  b 2  +  c2   =  –  2  we  have  Similarly  2  log  an    +  4  –  log  an    +  3  –  log  an   +  5 =  0 ...(ii) 

and  2  log  an   +  7  –  log  an   +  6  –  log  a n +  8  =  0 ...(iii) 

Using  C1  ®  C 1  +  C3    –  2C 2 

we  get D  =  0 

26.  (d)  : As w  is  cube  root  of  unity \ w3    = w 3n  =  1

1 - x  0 0  1  wn w2 n 
w2 n  1 
(1 + 2 x - 2 x) 0 0 x -1  =  (1  –  x)2   \  wn
w2 n 1  w n
(1 + a2 ) x 1 1 + c2 x

=  x 2  –  2x  +  1 \  degree  of  f (x)  is  2.  =  (w 3n  –  1)  – wn  (  w 2n  – w 2n )  + w 2n(  wn    – w n )  =  0

18  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

27.  (a)  :  A2  = AA = æa böæa b ö \  l  =  tp    =  ARp   –  1
Þ  log  l  =  log  A  +  (p  –  1)  log  R 
ç b a ÷ ç b a ÷
è ø è ø 
Similarly,  log  m  =  log  A +  (q  –  1)  log  R 

æ a2 + b2  2 ab  ö æ a b ö and  log  n  =  log  A  +  (r  –  1)  log  R
= ççè 2 ab b2  ø÷÷ =
a2 + ç b a ÷ log l p  1 
è ø \  log m q  1 

28.  (c) :  C 1 ®  xC 1  +  C2   –  C3   log n r 1 

= 1  0  b ax + b  log A + ( p - 1) log R p  1 
0  c bx + c 
x  ax2  + 2bx + c bx + c 0  = log A + (q - 1) log R q  1 
log A + (r - 1) log R r 1 

(ax2  + 2bx + c )  log A - log R p 1 p log R p  1 
=  [b2   x  +  bc  –  acx  –  bc]  = log A - log R q 1 + q log R q  1 

x log A - log R r 1 r log R r 1 
=  (b 2  –  ac)  (ax2    +  2bx  +  c) 

=  (+ve)  (–ve)  <  0  c 1 µ  c 3  c 1 µ  c 2 
=  0  +  0 
29.  (d)  :  Let  A  be  the  first  term  and  R  be  the  common  ratio  of  =  0
G.  P.

Quadratic  Equations  19 

CHAPTER  QUADRATIC EQUATIONS



1.  The  real number  k for  which  the  equation  9.  If the roots of the quadratic equation x 2 + px + q = 0 are tan30° 

2x 3  + 3x  +  k = 0 has two distinct  real roots in  [0, 1]  and  tan15°,  respectively  then  the  value  of  2  +  q  –  p  is 

(a)  lies between  2 and  3  (a)  2  (b)  3  (c)  0  (d)  1.  (2006) 

(b)  lies between  –1 and  0  10.  All  the  values  of  m  for  which  both  roots  of  the  equation  x2  
(c)  does not  exist 
(d)  lies between  1 and  2  (2013)  –  2mx  +  m 2  –  1  =  0  are  greater  than  –2  but less  than  4,  lie 
in  the  interval 

2.  If the equations x 2  + 2x + 3 = 0 and ax 2  + bx + c = 0, a, b,  (a)  –2  <  m  <  0  (b)  m  >  3 

c ΠR have a common  root, then  a  :  b :  c is  (c)  –1  <  m  <  3  (d)  1 <  m  <  4.  (2006) 

(a)  3 : 2 : 1  (b)  1 :  3 :  2  11.  The value of a  for which the  sum  of the  squares  of  the  roots 

(c)  3 : 1 : 2  (d)  1 :  2 :  3  (2013)  of the equation x2    – (a – 2)x – a – 1 = 0 assume the least value 

3.  The equation  e sinx  –  e–  sinx  –  4 =  0 has  is 
(a)  exactly  one  real  root. 
(b)  exactly  four  real  roots.  (a)  0  (b)  1  (c)  2  (d)  3.  (2005) 
(c)  infinite  number of  real  roots. 
(d)  no real  roots.  12.  If the roots of the equation x 2 – bx + c = 0 be two consecutive 

integers,  then  b 2  –  4c  equals 

(2012)  (a)  3  (b)  –2  (c)  1  (d)  2.  (2005) 

4.  Let a, b  be  real  and  z  be  a  complex  number.  13.  If  both  the  roots  of  the  quadratic  equation 

If  z 2  + az  + b  =  0  has  two  distinct  roots  on  the  line  x2   –  2kx  +  k2   +  k  –  5  =  0 

Re z = 1, then it is  necessary that  are  less  than  5,  then  k  lies  in  the  interval 

(a)  |b| = 1  (b) b Π(1, ¥)  (a)  (6, ¥)  (b)  (5,  6] 

(c) b Π (0, 1)  (d) b Π(–1, 0)  (2011)  (c)  [4,  5]  (d)  (– ¥,  4).  (2005) 

5.  If a and b are the roots of the equation x 2  –  x + 1 = 0, then 14.  If  the  equation  a n x n  +  a n  –  1 x n  –  1  +  ...  +  a 1 x  =  0, 

a 2009  + b 2009  =  a 1 ¹  0,  n ³  2,  has  a  positive  root  x  = a,  then  the  equation 

(a)  –2  (b)  –1  (c)  1  (d)  2  (2010)  nan x   n – 1  + (n – 1)an  – 1  x n – 2  + ... + a 1  = 0 has a positive root, 

6.  If the roots  of  the equation  bx 2  +  cx  +  a  = 0  be  imaginary,  which  is  (b)  greater  than a 
then  for  all  real  values  of  x.  The  expression  (a)  smaller  than a 

3b 2 x 2  + 6bcx  + 2c 2  is  (c)  equal  to a  (d)  greater  than  or  equal  to a. 

(a)  less than 4ab  (b)  greater than  – 4ab  (2005) 

(c)  less than – 4ab  (d)  greater than 4ab  (2009)  15.  Let  two  numbers  have  arithmetic  mean  9  and  geometric 

7.  The quadratic equations x2   – 6x + a = 0 and x 2  – cx + 6 = 0  mean  4.  Then  these  numbers  are  the  roots  of  the  quadratic 
have one root in common. The other roots of the first and second  equation 
equations are integers in the ratio 4 : 3. Then the common root  (a)  x 2  + 18x – 16 = 0  (b)  x 2  – 18x + 16 = 0 
is  (c)  x2   + 18x + 16 = 0  (d)  x 2  – 18x – 16 = 0.  (2004) 

(a)  2  (b)  1  (c)  4  (d)  3  (2008)  16.  If  (1  – p)  is  a  root  of  quadratic  equation  x2   + px + (1  – p) = 0 
then  its  roots  are 

8.  If  the  difference  between  the  roots  of  the  equation  (a)  0,  –1  (b)  –1,  1  (c)  0,  1  (d)  –1,  2.  (2004) 

x 2  +  ax  +  1  =  0  is  less  than  5 ,  then  the  set  of  possible  17.  If  one  root  of  the  equation  x 2  +  px  +  12  =  0  is  4,  while  the 

values of a  is  equation  x 2  +  px  +  q  =  0  has  equal  roots,  then  the  value  of 

(a)  (3, ¥)  (b)  (– ¥, –3)  q  is 

(c)  (–3, 3)  (d)  (–3, ¥).  (2007)  (a)  3  (b)  12  (c)  49/4  (d)  4.  (2004) 

20  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

18.  The  value  of a for  which  one  root  of  the  quadratic equation  (a)  3x 2  –  25x  +  3  =  0  (b)  x 2  +  5x  –  3  =  0 
(c)  x 2  –  5x  +  3  =  0  (d)  3x 2  –  19x  +  3  =  0.  (2002) 
(a 2  –  5a +  3)x 2  +  (3a –  1)x +  2 =  0 is twice as large as the 

other  is  22.  Difference  between  the  corresponding  roots  of 

(a)  –2/3  (b)  1/3  (c)  –1/3  (d)  2/3.  (2003)  x2   + ax + b = 0 and x2   +  bx + a = 0 is  same and a ¹ b, then 

19.  If  the  sum  of  the  roots  of  the  quadratic  equation  (a)  a  +  b  +  4  =  0  (b)  a  +  b  –  4  =  0 

ax 2  +  bx  + c =  0 is equal to the  sum of  the squares of their  (c)  a –  b  –  4  =  0  (d)  a –  b  +  4  =  0.  (2002) 

reciprocals,  then  a , b  and  c  are  in  23.  Product  of  real  roots  of  the  equation  x 2  + | x |  +  9  =  0 
c a b 
(a)  is  always  positive  (b)  is  always  negative 
(a)  geometric  progression 

(b)  harmonic  progression  (c)  does  not  exist  (d)  none  of  these.  (2002) 

(c)  arithmetic­geometric  progression  24.  If p and q are the roots of the equation x2   + px + q = 0, then 

(d)  arithmetic  progression.  (2003)  (a)  p  =  1,  q  =  –2  (b)  p  =  0,  q  =  1 

20.  The  number  of  real  solutions  of  the  equation  (c)  p  = –2,  q  =  0  (d)  p  =  –2,  q  =  1.  (2002) 

x 2  –  3|x|  +  2  =  0  is  25.  If a,  b,  c  are distinct +ve real  numbers and a 2  +  b 2  +  c2   = 1 

(a)  4  (b)  1  (c)  3  (d)  2.  (2003)  then ab  +  bc  +  ca  is 

21.  If a ¹ b  but a2    =  5a  –  3  and b 2  =  5b  –  3  then  the  equation  (a)  less than  1  (b)  equal  to  1 
whose  roots  are a/b  and b/a  is 
(c)  greater  than  1  (d)  any  real  no.  (2002) 

Answer  Key 

1.  (c)  2.  (d)  3.  (d)  4.  (b)  5.  (b)  6.  (b) 
8.  (c)  9.  (b)  10.  (c)  11.  (b)  12.  (c) 
7.  (a)  14.  (a)  15.  (b)  16.  (a)  17.  (c)  18.  (d) 
13.  (d)  20.  (a)  21.  (d)  22.  (a)  23.  (c)  24  (a) 

19.  (b) 
25.  (a)

Quadratic  Equations  21 

1.  (c) : Let  f  (x) = 2x 3  + 3x + k  ,  f ¢(x) = 6x 2  + 3  > 0  7.  (a) :  Let a  and 4b  be the  root of 
Thus f is strictly increasing. Hence it has atmost one real root.  x 2  – 6x  +  a  = 0 
But a polynomial equation of odd degree has atleast one root. 
Thus the equation has exactly one root. Then the two distinct  and a and 3b  be  those of  the equation  x 2  –  cx  + 6  =  0 
roots, in any interval whatsoever is an impossibility. No such  From  the  relation between roots  and  coefficients
(c)  exists.  a + 4b = 6 and 4ab =  a
a + 3b =  c  and 3ab  = 6 
2.  (d) : In the equation x2  + 2x + 3 = 0, both the roots are imaginary.  we obtain ab  = 2 giving  a = 8 
The first equation  is  x2   –  6x +  8 =  0 Þ x  = 2,  4 
Since a,  b, c Π R,  we  have  a = b =  c  For a  = 2, 4b  = 4 Þ  3b  = 3 
1 2 3 For a = 4, 4b  = 2 Þ  3b = 3/2 (not an integer) 
So the common root is a  = 2. 
Hence a : b : c : :  1 :  2 :  3 
8.  (c) : x 2  + ax + 1 = 0 
3.  (d) :es inx  – e –sinx  –  4 =  0 Let roots be a and b, then a + b  =–a and ab = 1 
Þ  (e sinx ) 2  –  4e sinx  – 1 = 0 Þ  t2   – 4t –  1 =  0 
| a - b | = (a + b)2  - 4ab  ,  | a - b | = a2  - 4 
Þ t = 4 ± 16 + 4  = 2 ±  5 
2 Since,  | a - b |< 5 Þ  a2  - 4 <  5
Þ  a2   –  4 <  5 Þ a2   < 9 Þ – 3 < a <  3. 
i.e., es in x = 2 + 5 or 1244-2  4453  (neglected)
9.  (b)  : a  =  tan  30°, b  =  tan  15°  are  roots  of  the  equation 
- ve  x2   +  px  +  q  =  0
\  tan a  +  tan b  =  –  p  and  tan a  ∙  tan b  =  q 
sin x = ln (2 + 5) > 1 \  No  real  roots.  using  tan a  +  tan b  =  tan  (a  + b) 
(1  –  tan a  tan b)
4.  (b) : Let  roots be  1 +  ai, 1  +  bi,  then we  have,  (a Π R)  Þ  –  p  =  1  –  q Þ  q  –  p  =  1 Þ  2  +  q  –  p  =  3 

(1 + ai) +  (1 +  bi) =  – a Þ  2 +  (a +  b)i  = – a  10.  (c)  :  Let a, b  are  roots  of  the  equation 
(1 +  ai)(1 +  bi) = b  (x 2  –  2mx  +  m 2)    =  1 
Comparing we have, a  =  – 2  and a  = –  b 
Now (1  + ai)(1 –  ai)  = b
Þ  1 +  a 2  = b Þ b  = 1  +  a 2 
As a 2 ³  0 we  have b Π (1, ¥) 

5.  (b) : We have x 2  –  x + 1 =  0 giving  x = 1 ± i  3  . 
2

Identifying these  roots  as w  and w2  , 

we have a = w, b = w 2.   We can also take the other way round  –3  –1  3  5

that  would not  affect the  result. 

Now a 2009  + b 2009  = w 2009  + w 4018  Þ  x  =  m  ±  1  =  m  +  1,  m  –  1 

= w 3k + 2  + w3  m + 1  (k,  m Π N)  Now  –2  <  m  + 1  <  4  ......  (i) 
= w 2  + w = –1.  (.  ..  w 3k  =  1) 
and  –2  <  m  –  1  <  4  .......  (ii) 

6.  (b) : The  roots  of  bx 2  +  cx  +  a  =  0  are  imaginary  means  ì Þ  -3 < m < 3 ......(A) 
c 2  –  4ab  < 0 Þ  c 2  <  4ab  îíand -1 < m < 5 .......(B) 

Again  the  coeff.  of  x2   in  By  (A)  &  (B) we  get  –1  <  m  <  3  as shown  by  the  number 

3b 2 x 2  +  6bcx  +  2c 2  is  +ve,  so  the  minimum  value  of  the  line. 

expression  11.  (b)  :  Let  f (a)  = a2   + b 2  =  (a + b) 2  –  2ab 
=  (a  –  2) 2  +  2(a  +  1)
= - 36b2c2 - 4(3b2)(2c2) = 12b  2c 2  = - c 2  \  f ¢(a)  =  2(a  –  2)  +  2 
(3b2 ) 12b 2  For  Maxima  |  Minima  f ¢(a)  =  0
Þ  2[a  –  2  +  1]  =  0 Þ  a  =  1 
As c 2  < 4ab  we have –c2  > –  4ab  Again  f ¢¢(a)  =  2, 
f ¢¢(1)  =  2  >  0 Þ at  a  =  1,  f (a)  will  be  least.
Thus the  minimum value is  – 4ab. 

22  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

12.  (c)  :  Let a, a  +  1  are  consecutive  integer By  (i)  and  (ii)  we  have 
\  (x  + a)(x  + a  +  1)  =  x2   –  bx  +  c 
Comparing  both  sides  we  get Þ  –b  =  2a  +  1  9a  2  (1 - 3a)2 a2  - 5a + 3 
c  = a 2  + a 2a 2  =  (a2 - 5a + 3) 2  ´
\  b2   –  4c  =  (2a  +  1)2   –  4(a 2  + a)  =  1.  2 

Þ  9(a2    –  5a  +  3)  =  (1  –  3a) 2

13.  (d)  :  Given  x2   –  2kx  +  k 2  +  k  –  5  =  0  2 
Þ a  =  3 
Roots  are  less  than  5 Þ D ³  0

Þ  (–2k)2  ³  4(k2   +  k  –  5) Þ  k £ 5  ...(A)  19.  (b)  :  Given a  + b 

1 1 (a + b)2  - 2ab
Again  f (5) > 0 =  a2 + b2 =
a 2b2 
Þ  25  –  10k  +  k 2  +  k  –  5  >  0
Þ 2a2   c  =  bc2    +  ab2 
Þ  k 2  –  9k  +  20    >  0 Þ  (k  –  4)(k  –  5)    >  0
2a  c b  c , a , b  Π A.P
Þ  k  <  4 È  k  >  5  ...(B)  Þ  b  =  a + c Þ abc

Also  sum of roots  < 5  Þ  k  <  5  ...(C)  Þ  reciprocals  are  in  H.P 
2
20.  (a)  :  Given  x2   –  3|x|  +  2  =  0 
from  (A),  (B),  (C)  we  have 

k Π (–¥,  4)  as  the  choice  gives  number  k  <  5 is  (d).  If  x ³  0  i.e.  |x|  =  x

14.  (a)  :  If  possible  say  \  The  given  equation  can  be  written  as 
f ( x) = a0 xn + a1 xn -1 + ... + an x \ f (0) =  0 
x 2  –  3x  +  2  =  0

Now  f (a) = 0 (\  x  = a  is  root  of  given  equation) Þ  (x  –  1)  (x  –  2)  =  0

Þ  x  =  1,  2 

\ f ¢( x) = nan xn-1 + (n -1)an -1xn -2  + ... + a1  = 0  has at least  Similarly  for  x  <  0,  x 2  –  3|x|  +  2  =  0

one  root  in  ]0, a [ Þ  x2    +  3x  +  2  =  0
Þ  na n  x n–1  +  (n  –  1)  an –1  x n–2 +  ....  +  a1   =  0 
has  a  +ve  root  smaller  than a.  Þ  x  =  –1,  –2 

15.  (b)  :  Let  the  two  number  be a, b Hence 1,  –1, 2,  –2  are  four  solutions  of  the  given  equation. 
a + b 
ab
\  2 =  9  and ab  =  4 21.  (d) : We need the equation whose roots are b  and a  which 
\  Required  equation 
are  reciprocal  of  each  other,  which  means  product  of  roots  is
x2    –  2(Average  value  of a, b)x  + 
x2    –  2(9)x  +  16  =  0  2  ab
=  1.  In  our  choice  (a)  and  (d)  have  product  of  roots  1, 
G.M    =  0 
b a 
so choices (b) and (d) are out of court. In the problem choice, 

16.  (a)  : As  1  –  p  is  root  of  x2    +  px  +  1  –  p  =  0 None  of  these  is  not  given.  If  out  of  four  choices  only  one 
Þ  (1  –  p) 2  +  p(1  –  p)  +  (1  –  p)    =  0  choice  satisfies that  product of root is 1 then  you  select that 

(1  –  p)  [1  –  p  +  p  +  1]  =  0 choice  for  correct  answer.  Now  for  proper  choice  we  proceed 
Þ  p  =  1
\  Given  equation  becomes  x2    +  x  =  0 as,
Þ  x  =  0,  –  1  a ¹ b,  but a 2  =  5a  –  3  and b 2  =  5b  –  3, 

Changing a, b  by  x

\ a, b  are  roots  of  x2    –  5x  +  3  =  0

17.  (c)  : As  x 2  +  px  +  q  =  0  has  equal  roots \  p2   = 4q  Þ a  + b  =  5, ab  =  3 

and  one  root  of  x 2  +  px  +  12  =  0  is  4. now,  S = a + b a2 + b2  = 19  and product  a . b = 1
b a  =  ab  3 b a
\  16  +  4p  +  12  =  0 \  p  =  –7
\  Required  equation, 
49 
\  p2    =  4q Þ  q  =  4  x 2  –  (sum  of  roots)  x  +  product  of  roots  =  0

18.  (d)  :  Let a,  2a  are  roots  of  the  given  equation Þ  x 2  –  19  1  =  0
x  + 

\  sum  of  the  roots
Þ  3x 2  –  19x  +  3  =  0  is  correct  answer. 

1 - 3a    ...(i)  22.  (a)  :  Let a, b  are  roots  of  x 2  +  bx  +  a  =  0
a  +  2a  =  3a  =  a2  - 5a + 3  ...(ii)  \ a  + b  =  –b  and ab  =  a 

and  product  of  roots again let g, d  are  roots  of  x 2  +  ax  +  b  =  0
\ g  + d  =  –a  and gd  =  b 
a(2a)  =  2a2    =  2  + 3 
a2  - 5a Now  given

Quadratic  Equations  23

a  – b = g  – d Now  if  q  =  0  then  p  =  0 Þ  p  =  q 
Þ  (a  – b) 2  =  (g  – d) 2 If  p  =  1,  then  p  +  q  =  –  p 
Þ  (a  + b) 2  –  4ab  =  (g  + d)2    –  4gd q  =  –  2p 
Þ  b2    –  4a  =  a 2  –  4b q  =  –  2(1) 
Þ  b2    –  a 2  =  –4(b  –  a) q  =  –  2
Þ  p  =  1  and  q  =  –  2 
Þ  (b  –  a)  (b  +  a  +  4)  =  0
25.  (a) : In such type of problem if sum of the squares of number 
Þ  b  +  a  +  4  =  0  as  (a ¹  b)  is known and we needed product of numbers taken two  at a 
time  or  needed  range  of  the  product  of  numbers  taken  two  at 
23.  (c)  :  x2   +  |x|  +  9  =  0 a  time. We  start  square  of  the  sum  of  the  numbers  like 
(a  +  b  +  c) 2  =  a2    +  b 2  +  c2    +  2(ab  +  bc  +  ca)
Þ  |x|2    +  |x|  +  9  =  0 Þ  2(ab  +  bc  +  ca)  =  (a  +  b  +  c) 2  –  (a 2  +  b2    + c 2 )
(a + b + c)2  - 1 
Þ \  no  real  roots  (³  D  <  0)  Þ  ab  +  bc  +  ca  =  2  <  1

24  (a)  :  Given  S  =  p  +  q  =  –  p  and  product  pq  = q

Þ  q(p  –  1)  =  0
Þ  q  =  0,  p  =  1 

24  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

CHAPTER  PERMUTATIONS 
AND COMBINATIONS


1.  Let Tn  be the number of all possible triangles formed by joining  6.  From 6 different novels and 3 different dictionaries, 4 novels 

vertices  of  an  n­sided  regular  polygon.  and 1 dictionary are to be selected and arranged in a row on 

If T n + 1  –  T n  =  10, then  the  value of  n  is  a  shelf  so  that  the  dictionary  is  always  in  the  middle.  Then 

(a)  5  (b)  10  (c)  8  (d)  7  the  number  of  such  arrangements  is 
(2013)  (a)  at least 500 but less than 750 

2.  Assuming  the  balls  to  be  identical  except  for  difference  in  (b)  at least 750 but less than 1000 

colours,  the  number  of  ways  in  which  one  or  more  balls  can  (c)  at least 1000 

be selected from 10  white, 9 green  and 7  black balls is  (d)  less than 500  (2009) 

(a)  630  (b)  879  (c)  880  (d)  629 

(2012)  7.  In a shop there are five types of ice­creams available. A child 

3.  Statement­1  :  The  number  of  ways  of  distributing  buys  six  ice­creams. 

10 identical balls in 4 distinct boxes such that no box is empty  Statement­1  :  The  number  of  different  ways  the  child  can 
is  9 C3   .  buy  the six  ice­creams is  10 C 5 . 
Statement­2 : The number of ways of choosing any 3 places  Statement­2  :  The  number  of  different  ways  the  child  can 

from  9  different  places  is  9 C3  .  buy  the  six  ice­creams  is  equal  to  the  number  of  different 

(a)  Statement­1 is true,  Statement­2 is  false.  ways of arranging 6 A’s and 4  B’s in a row. 

(b)  Statement­1 is false,  Statement­2 is  true.  (a)  Statement­1 is true, Statement­2 is false 

(c)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is  (b)  Statemen­1 is false, Statement­2 is true 

a  correct explanation  for  Statement­1.  (c)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is 

(d)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is  a  correct  explanation  for  Statement­1 

not  a  correct  explanation  for  Statement­1.  (2011)  (d)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is 
not  a correct explanation for Statement­1 
10 10  (2008) 

å å 4.  Let  S1 = j( j - 1) 10C j ,  S2 = j 10C  j 
j=1 j =1  8.  How  many  different words  can  be  formed by  jumbling  the 

10  letters in the word MISSISSIPPI in which no two S are adjacent? 

å and  S3 = j2 10C  j  .  (a)  7 ∙  6 C 4  ∙  8 C 4  (b)  8 ∙  6 C 4  ∙  7 C 4 

j =1  (c)  6 ∙ 7 ∙  8C   4  (d)  6 ∙ 8 ∙  7 C 4  (2008) 

Statement­1 : S 3  = 55  × 2 9 . 

Statement­2 : S 1  = 90 × 2 8  and  S 2  = 10  × 2 8 .  9.  The  sum of  the  series 

(a)  Statement­1 is  true,  statement­2  is  true; statement­2 is  a  20 C 0  –  20 C 1  +  20 C 2  –  20 C 3  + ..... – ...... +  20 C 10  is 

correct  explanation  of  statement­1.  (a)  0  (b)  20 C 10  (c)  – 20 C 10  (d)  1  20 C 10 . 
(b)  Statement­1 is true, statement­2 is true; statement­2 is not  2 

a correct  explanation  for  statement­1.  (2007) 
(c)  Statement­1 is true, statement­2  is false. 

(d)  Statement­1 is false, statement­2  is true.  (2010)  10.  At an election, a voter may vote for any number of candidates, 

5.  There are two urns. Urn A has 3 distinct red balls and urn B  not  greater  than  the  number  to  be  elected.  There  are  10 
has 9 distinct blue balls. From each urn two balls are taken  candidates  and  4 are to  be elected. If a  voter votes for  at least 

out at random and then transferred to the other. The number  one candidate,  then the  number of  ways in  which  he  can vote 

of ways in which  this can be  done is  is 

(a)  3  (b)  36  (c)  66  (d)  108  (a)  5040  (b)  6210  (c)  385  (d)  1110. 

(2010)  (2006) 

Permutations and Combinations  25 

11.  If the letters of the word SACHIN are arranged in all possible  (a)  196  (b)  280  (c)  346  (d)  140. 
(2003) 
ways  and  these  words  are  written  out  as  in  dictionary,  then 

the  word  SACHIN  appears  at  serial  number 

(a)  602  (b)  603  (c)  600  (d)  601.  17.  If n C r  denotes  the number  of combinations  of n things  taken 
r at a time, then the expression nC  r  + 1 + n Cr  – 1 + 2 × n C r equals 
(2005)  (a)  n +  2C  r  +  1 (b)  n +  1C   r  (c)  n +  1 Cr  +  1  (d)  n +  2 C r  . 

12.  The  value  of  50 C4 + 6  56 -r C3  is  (2003) 

å 

r =1  18.  Number greater than 1000 but less than 4000 is formed using 

(a)  56C  4   (b)  56 C 3  (c)  55C  3   (d)  55 C 4.    the  digits  0,  2,  3,  4  repetition  allowed  is 
(2005) 

13.  How many ways are  there  to  arrange  the  letters  in the word  (a)  125  (b)  105  (c)  128  (d)  625. 

GARDEN  with  the  vowels  in  alphabetical  order?  (2002) 

(a)  360  (b)  240  (c)  120  (d)  480.  19.  Five digit  number divisible  by  3 is  formed  using  0,  1,  2,  3, 

(2004)  4, 6 and 7 without repetition. Total number of such  numbers 

14.  Then  number  of  ways  of  distributing  8  identical  balls  in  3  are 

distinct  boxes  so  that  none  of  the  boxes  is  empty  is  (a)  312  (b)  3125  (c)  120  (d)  216. 

(a)  3 8  (b)  21  (c)  5  (d)  8C  3 .    (2002) 
(2004) 
20.  The sum of integers from 1 to 100 that  are divisible  by  2 or 
15.  The number of ways  in which 6 men and 5 women can dine 
at  a round table if  no two women  are  to sit together is given  5  is 
by
(a)  3000  (b)  3050  (c)  3600  (d)  3250. 

(a)  30  (b)  5 !´ 4 ! (c)  7 ! ´ 5 ! (d)  6 ! ´ 5!. (2002) 

(2003)  21.  Total  number  of  four  digit  odd  numbers  that  can  be  formed 

16.  A student is to answer 10 out of 13 questions in an examination  using  0,  1,  2,  3,  5,  7  are 
such that he must choose at least 4 from the first five questions. 
The  number  of  choices  available  to  him  is  (a)  216  (b)  375  (c)  400  (d)  720. 

(2002) 

Answer  Key 

1.  (a)  2.  (b)  3.  (c)  4.  (c)  5.  (d)  6.  (c) 
7.  (b)  8.  (a)  9.  (d)  10.  (a)  11.  (d)  12.  (a) 
13.  (a)  14.  (b)  15.  (d)  16.  (a)  17.  (a)  18.  (c) 
19.  (d)  20.  (b)  21.  (d)

26  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

1.  (a)  :  1 st  solution :  n + 1C   3  –  nC   3  =  10  Since  the dictionary  is fixed  in  the  middle,  we  only  have  to 

Þ (n + 1)n(n - 1) - n(n - 1)(n - 2)  = 10  arrange 4 novels which can be  done in 4! ways. 
6 6 Then  the  number of  ways  =  6C  4  ∙  3 C1  ∙  4! 

Þ  3n(n  – 1) =  60 Þ n(n  – 1) = 20 Þ  n 2  –  n  – 20 =  = 6∙5  ∙ 3∙ 24 = 1080 =  1080 
0 0

2

Þ  (n  – 5)(n + 4)  = 0 \  n  =  5  7.  (b) : We have to find the number of integral solutions 

2 nd  solution :  n  +  1 C3   –  n C3   =  10  if x 1  + x 2  + x 3  + x 4  + x 5  = 6 
and that equals 5+6–1 C5 –1  =  10 C 4 
Þ n C2  = 10 Þ n(n - 1)  = 10  Thus  Statement­1  is  false. 
2
Number  of different  ways  of  arranging 6A’s  and  4B’s  in  a 
Þ  n2   –  n  – 20  = 0. \  n  =  5 
row 
Here we have used n Cr   +  nC   r + 1  =  n +  1 C r +  1 

2.  (b) :  Number of ways in which  one  or  more balls can be  = 10  10 C4  = Number of different ways the child can buy 
selected from 10  white,  9 green,  7  black balls  is  =

6 ´ 4 

= (10 + 1) (9 + 1) (7 +  1) – 1  the  six ice­creams.

=  880  –  1  =  879  ways  \ Statement­2 is true 

3.  (c) : x 1  +  x 2  +  x 3  +  x 4  = 10  So,  Statement­1  is  false,  Statement­2  is  true. 

The number  of positive  integral solution  is 6 + 4 – 1 C4   – 1 8.  (a) : Leaving S, we have 7 letters M, I, I, I, P, P, I. 
=  9 C 3  7 

It is the same as the number of ways of choosing any 3 balls  way of arranging them =  2 4 = 7 × 5× 3 
from  9  different places. 

å 4.  (c) :  S1 = j( j -1) 10C  j  And four  S  can  be put in 8  places in  8C   4  ways. 
å = j( j -1) × 10j((1j0 --11)) × 8C   j -2  The required number of ways = 7 ∙ 5 ∙ 3 ∙ 8 C 4  = 7 ∙ 6 C4   ∙ 8 C4  . 

9.  (d) :  Q  20C0 +20 C1x + ....... +20 C10 x10  +
....... +20 C20 x20 = (1 + x) 20 

After  putting  x  =  –1,  we  get 

10  20 C0 -20 C1 +20 C2 -20 C3 + ...... 
+20 C10 -20 C11 -20 C12 + ..... +20 C20  = 0 
å = 9 ´10 8C j -2 = 90 ´ 28   
j =2 

10 10  2(20 C0 -20 C1 +20 C2 -20 C3 + ...... -20 C9 ) +20 C10  = 0 
20 C0 -20 C1 +20 C2 -20 C3 + ..... -20 C9 +20 C10 =  12  20 C10 
å å S2 = j × 10C j = 10 9C j -1 = 10 ´ 29   
j=1 j =1 

10 10  10.  (a) :  A  voter can vote one candidate or two or three  or four 
candidates
å å S3 = j2 × 10C j = ( j( j -1) + j) × 10C  j  \  Required  number  of  ways 
j=1 j =1  =  10c   1  +  10 c 2  +  10c   3  +  10c   4  =  385 

10 10  F ix e d 

å å = j( j - 1) 10C j + j × 10 C j 
j=1 j =1 

= 90  ∙ 2 8  + 10  ∙ 2 9  =  (45 + 10)2 9  =  55 ∙ 2 9 .  11.  (d)  :  S A C H I N 

Then statement­1  is true and statement­2  is false.  No.  of  word  start  with  A  =  5! 
No.  of  word  start  with  C  =  5! 
5.  (d) :  The  number of  ways = ( 3C   2 ) × ( 9 C2 )    = 3´ 9 ´ 8 = 108  No.  of  word  start  with  H  =  5! 
2 No.  of  word  start  with  I  =  5! 
No.  of  word  start  with  N  =  5! 
6.  (c) : Out of 6 novels, 4 novels can be selected in 6C   4 ways.  Total  words  =  5!  +  5! +  5!  +  5!  +  5!  =  5(5  !)  =  600

Also out of 3 dictionaries, 1 dictionary can be selected in 3C   1 
ways. 

Permutations and Combinations  27 

Now add the rank of  SACHIN so required rank of SACHIN  16.  (a) :  Case  (i)  : 
=  600  +  1  =  601. 
Required  ways  for  first  case  =  5C  4    ×  8 C 6  =  140 
6  Case  (ii): 

12.  (a)  50 C4 + å  56 -r C3  No. of question 5  No. of question 8 

r = 1 

Putting  r  =  6,  5,  4,  3,  2,  1  we  get  No. of question 4  No. of question 6 
No. of question 5  No. of question 8 
50 C4 + 50C3 + 51C3 + 52C3 + 53C3 + 54C3 + 55 C3 
5C   5  8C   5
( ) Q  nCr + nCr +1 = n + 1C  r +1 
\  Required  ways  for  case  (ii)  =  5C  5    ×  8C  5   
=  51C   4  +  51C   3  +  52C   3  +  53C  3   +  54C  3   +  55C  3   8 ´ 7 ´ 6 
=  52C  4   +  52C  3   +  53C   3  +  54C   3  +  55C  3  
=  53C   4  +  53C   3  +  54C  3   +  55C   3  =  54C   4  +  54C   3  +  55C  3   =  3 ´ 2 ´ 1 =  56 
=  55C   4  +  55C   3  =  56C   4  Total  number  of  ways  =  140  +  56 

13.  (a)  :  Number  of  letters  =  6  =  196 

Number  of  vowels  =  2  namely  A.E  these  alphabets  can  be  17. (a) :  Consider  n Cr  –  1  +  2 n Cr   +  nC  r  +  1 
arrange  themselves  by  2!  ways =  ( nC  r  –  1  +  nC  r )    +  (n  C   r  +  nC  r  +  1 ) 
= n +  1 Cr   +  n +  1 Cr  +  1 
6! =  n +  2 Cr  +  1 
\  Number  of  words  =  2!  =  360 
18.  (c)  :  Let  number  of  digits  formed  x.
14.  (b)  :  (i)  Each  box  must  contain  at  least  one  ball since  no 
box  remains  empty  so  we  have  the  following  cases  \  1000  <  x <  4000, which  means  left extreme digit  will be 

Box  Number of balls 

I  1,  1,  1,  2,  2,  either  2  or  3.

I  1,  2,  3,  3,  2,  \  Required  numbers  =  2 C1    ×  H  T  U 
where  H  =  Hundred  place 

III  6,  5,  4,  3,  4, =  2 C 1  ×  4  ×  4  ×  4  T  =  Ten’s  place 
=  128  U  =  Unit  place 

\  Number  of  ways  19.  (d) 

1 ´ 3!  20.  (b)  :  Set  of  numbers  divisible  by  2  are  2,  4,  6,  ....100 
3  ×  +  3!  ×  2 
Set  of  numbers  divisible  by  5  are  5,  10,  15,  ....100 
2!
=  9 +  6  ×  2  =  21  Set  of  numbers  divisible  by  10  are  10,  20,  30,  ....100 
Now  sum  of  numbers  divisible  by  2  is  given  by 
As  1, 1, 6  2, 3, 4  2, 2, 4  have  case  ways  and 

1, 2, 5  1, 3, 4  have equal number of ways of arranging the  50  n 

balls  in  the  different  boxes.  S5  0  =  2  [2  +  100]  using  S n  =  [a  +  l] 

(ii): Let the number of balls in the boxes are x, y, z respectively 
S5  0  =  25[102] 
then  x  +  y  +  z  =  8  and  no  box  is  empty  so  each  x,  y,  z ³  1
20 
Þ  l  +  m  +  n  +  3  =  8  where  l  =  x  –  1,  Similarly,  S2  0  =  [5  +  100]  = 10  ×  105  =  1050 

m =  y  – 1,  n  =  z  –  1 
10 
i.e.  (l  +  1)  +  (m  +  1)  +  (n  +  1)  =  8  are  non  negative  integers and  S1  0  =  2  [10  +  100]  =  5  ×  110

\  Required  number  of  ways  =  n +  r  –  1C   r  \  Required  sum  =  25  ×  102  +  1050  –  550 

=  3 +  5 –  1C   5  =  7C  5    =  7C   2  M  =  25[102  +  42  –  22] 
15.  (d)  :  Number  of  women  =  5  M  M
=  25  ×  122 
Number  of  men  =  6 
=  3050 

Number  of  ways  of  6  men  at  a  M  M  21.  (d) :  Odd  numbers  are  1,  3,  5,  7 
We  have  to  fill  up  four  places  like  TH  H  T  U 
round Table  is n  –  1!  =  (6  – 1)!=  5!  M  (Case:  If  repetition  is  allow) 
5C  1    62    4C   1  =  5  ×  6 2  ×  4 
Now we  left with  six places  between  the  men  and there  are  =  5 ×  36 ×  4 
5  women,  these  5  women  can  be  arranged  themselves  by 6P  5  
way. =  720

\  Required  number  of  ways  =  5!  ×  6P  5   =  5!  × 6! 

28  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

CHAPTER  MATHEMATICAL INDUCTION 

6  AND ITS APPLICATION

1.  Statement­1 : For every  natural number  n ³ 2,  2.  Let  S(k)  =  1  +  3  +  5  +  ...  +  (2k  –  1)  =  3  +  k 2.   Then  which 

1 + 1 + ... + 1  >  n .  of  the  following  is  true?  (b)  S(k) Þ  S(k  +  1) 
1 2  n (a)  S(k) Þ  S(k  –  1) 
(c)  S(1)  is  correct 
Statement­2 : For every  natural number  n ³  2, 

n(n + 1) < n + 1.  (d)  principle of mathematical induction can be used to prove 
(a)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  false 
the  formula.  (2004) 

(b)  Statemen­1  is  false,  Statement­2  is  true  3.  If  an    = 7+ 7+ 7 + .... having  n  radical  signs  then  by 
(c)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is a 
methods  of  mathematical  induction  which  is  true 
correct  explanation  for  Statement­1 
(a)  a n  >  7, "  n ³  1  (b)  a n  >  3, "  n ³ 1 
(d)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  true;  Statement­2  is 

not  a  correct  explanation  for  Statement­1  (c)  a n  <  4, "  n ³ 1  (d)  a n  <  3, "  n ³ 1. 

(2008)  (2002) 

1.  (d)  2.  (b)  Answer  Key 

3.  (b) 

Mathematical Induction and Its Application  29 

1.  (d) :  Statement­1  (k + 1) - 1 1 

Let  P(n) : 1 + 1 + ... + 1  >  n  Þ k> Þ k > k + 1 -
k + 1 k + 1 
1 2  n
Þ k + 1  > k + 1 
1+ 1  >  k + 1  ...(iv) 
1 2 
Step 1 :  For  n  =  2,  P(2) : 2  is true 

Step 2 : Assume P(n) is true  for n =  k,  i.e.  From  (iii)  &  (iv) 

11 1  1 + 1 + 1 + ... + 1 + 1  > k + 1 
+ + ... + >  k  ...(i)  123 k k + 1 
1 2  k . . . ( i i ) 
hence (ii) is true  for n =  k  + 1 

Step 3 : For  n =  k  + 1, we  have to  show that  hence P(n) is true  for  n ³  2 

1 + 1 + 1 + ... + 1 + 1  > k + 1  So, Statement­1 and Statement­2  are  correct but 

123 k k + 1  Statement­2 is  not explanation  of Statement­1 

By Assumption step,  we get  2.  (b)  :  S(k)  =  1  +  3  +  ....  +  (2k  –  1)  =  3  +  k 2  ...(i) 
When  k  =  1,  L.H.S  of  S(k) ¹  R.H.S  of  S(k) 
1 + 1 + ... + 1  >  k  So  S(1)  is  not  true. 
1 2  k
Now  S(k  + 1);  1  + 3  + 5  +  .... +  (2k  – 1)  + (2k  +1) 
1  =  3  +  (k  +  1) 2  ...(ii) 
Adding  k + 1  on  both sides,  we get  Let  S(k)  is  true \  1 +  3  + 5  +  ....  +  (2k  –  1)  = k2   + 3
Þ  1  + 3  +  5  + ...  +  (2k  –  1)  +  (2k  +  1) 
1 + 1 + ... + 1 + 1 > k  + 1  ...(iii)  =  3  +  k2    +  2k  +  1  =  (k  +  1) 2  +  3
12 k k +1 k + 1  Þ  S(k  +  1)  true \  S(k) Þ  S(k  +  1) 

Statement­2  3.  (b)  :  an   =  7  + an 
For  n  =  k  Þ  an  2    –  a n  –  7  =  0

k (k + 1) < k + 1 

Þ k k + 1 < k + 1 k + 1  Þ k < k + 1 
Q  k + 1 > k For  k ³  2 
Þ 1 > k Þ k  > k  \  an   =  1 ± 1 +  28 

k + 1 k + 1  2
Multiplying by  k 
1 ±  29 
=  2 >  3

30  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

CHAPTER  BINOMIAL THEOREM



1.  The  term  independent  of  x  in  expansion  of  bn - a n  an - b n 
(a)  (b) 
æ x2/3 x +1 - x x -1  ö10  (2006) 
çè - x1/3 + 1  - x1/2 ø÷ is  b - a b - a
an+1 - b n +1  bn+1 - a n +1 
(a)  120  (b)  210  (c)  310  (d)  4  (c)  (d)  . 

b - a b - a

(2013)  8.  For  natural  numbers  m,  n  if 
(1  –  y) m (1  +  y)n   =  1  +  a 1y    +  a 2 y2   +  ..., 
2.  If n  is  a positive  integer,  then ( 3 +1)2n - ( 3 - 1) 2 n is 
and  a 1  =  a 2  =  10,  then  (m,  n)  is 

(a)  an even  positive  integer.  (a)  (20,  45)  (b)  (35,  20) 

(b)  a rational number other  than positive  integers.  (c)  (45,  35)  (d)  (35,  45).  (2006) 

(c)  an irrational number.  úùû1  1 equals the coefficient 

( ) 3.  é 1 
(d)  an odd positive  integer.  (2012)  9.  If the coefficient of x7  in ëê ax 2  + bx
The  coefficient  of  x 7  in  the  expansion  of  (1 – x – x 2 + x3 )  6  
ø÷öùúû1  1 , 
is  of  x –7  in  éêax - æ 1  then  a  and  b  satisfy  the  relation 
(a)  –144  (b)  132  ë çè bx2 
(c)  144  (d)  –132 
(a)  a  +  b  =  1  (b)  a  –  b  =  1 
(2011) 
a  =  1. 
4.  The remainder left out when 82 n  – (62)2 n +1  is divided by 9 is  (c)  ab  =  1  (d)  b (2005) 

(a)  2  (b)  7  (c)  8  (d)  0  10.  If x is so small that x 3 and higher powers of x may  be neglected, 

(2009)  ( ) (1+ x)3/ 2 - 1 + 1 x  3 

n  then 2  may  be  approximated  as 
(1- x)1  / 2 
å 5.  Statement­1 :  (r + 1) nCr  = (n + 2)2n   -1 

r = 0  (a)  3 x + 3 x2  (b)  1 - 3 x2 
n  8  8 

å Statement­2 :  (r + 1) nCr  xr = (1 + x)n + nx(1 + x) n -1 

r = 0  (c)  x - 3 x2  (d)  - 3 x2 .  (2005) 
2 8  8 
(a)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  false 

(b)  Statemen­1  is  false,  Statement­2  is  true 

(c)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is a  11.  The coefficient of the middle term in the binomial expansion 

correct  explanation  for  Statement­1  in  powers  of  x  of  (1  + ax)4   and  of  (1  – ax)6   is  the  same  if

(d)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  true;  Statement­2  is  a equals 

not  a  correct  explanation  for  Statement­1  (a)  –3/10  (b)  10/3  (c)  –5/3  (d)  3/5. 
(2004) 
(2008) 

6.  In the binomial expansion of (a – b) n,  n ³ 5, the sum of 5 th  12.  The  coefficient  of  x n  in  expansion  of  (1  +  x)(1  –  x) n  is 
(a)  (–1) n –  1(  n  –  1)2   (b)  (–1)n (  1  –  n) 
and 6 th  terms is  zero, then  a/b  equals 
(c)  (n  –  1)  (d)  (–1)n  –  1  n.  (2004) 
n - 5  n - 4  5  (d)  n -6  5 . 
(a)  6  (b)  5  (c)  n - 4  (2007)  13.  If  s n  =  n  1  and  t n  =  n  r  ,  then  t n  is  equal  to 
n C r  n C r  s n 
å å

r =0  r =0 

1  (a)  n  –  1  (b)  12  n - 1  (c)  12  n  (d)  2n2-   1 . 
7.  If the expansion in powers of x of the function  (1 - ax)(1 - bx)  (2004) 

is  a 0  +  a 1x    +  a2 x  2   +  a3  x3   +  ...,  then  an   is 

Binomial Theorem  31 

14.  If x is positive, the first negative  term in the  expansion of (1  equal,  then  n  equals 
+  x) 27/5  is 
(a)  5t h  term  (b)  8 th  term  (c)  6t h  term  (d)  7t h  term.  (a)  3r  (b)  3r  +  1  (c)  2r  (d)  2r  +  1. 
(2003)  (2002) 

18.  The  coefficients  of  x p  and  x q  in  the  expansion  of 

15.  The number of integral terms in the expansion of  ( 3 + 8 5)256  (1  +  x) p + q  are 

is  (a)  equal 

(a)  33  (b)  34  (c)  35  (d)  32.  (b)  equal  with  opposite  signs 

(2003)  (c)  reciprocals  of  each  other 

16.  The  positive  integer  just  greater  than  (1  +  .0001)1 000  is  (d)  none  of  these.  (2002) 

(a)  4  (b)  5  (c)  2  (d)  3.  19.  If  the  sum  of  the  coefficients  in  the  expansion    of  (a  +  b)n  

(2002)  is  4096,  then  the  greatest  coefficient  in  the  expansion  is 

17.  r  and  n  are  positive  integers r  >  1, n  >  2  and  coefficient  of  (a)  1594  (b)  792  (c)  924  (d)  2924. 
(r +  2) th  term  and 3r th  term in the expansion of (1 + x)2 n  are 
(2002) 

Answer  Key 

1.  (b)  2.  (c)  3.  (a)  4.  (a)  5.  (c)  6.  (b) 
7.  (d)  8.  (d)  9.  (c)  10.  (d)  11.  (a)  12.  (b) 
13.  (c)  14.  (d)  15.  (a)  16.  (c)  17.  (c)  18.  (a) 
19.  (c)

32  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

x -1  ö10  ( ) 6.  a n -5 4 . 
1.  (b)  :  æ x +1 - - x1/ 2 ø÷ (b) : n C4 an-4 (-b)4 = - n C5 an -5 (- b)5    Þ  b =
èç - x1/3 + 1 
x2/3 x 7.  (d)  :  From  given 

= ìï (x1/3 + 1)(x2/3 - x1/3 +1) - ( x +1)( x -1) üï10  1  = (1 - ax )-1(1 - bx ) -1 
í x2/3 - x1/3 + 1  ý (1 - ax)(1 - bx) 
îï x( x - 1)  þï 
=  (a 0  +  a1  x  +  .....  +  an x   n  +  .....)  (1  –  bx) –1 
20 - 5 r =  (1  +  ax  +  a 2x   2  +  .......  +  an –1 x n–1  +  a n x n  +  ......) 

= (x1/3 - x-1/2 )1  0  \ Tr +1  = (- 1)r 10C  r x  6  (1  +  bx  +  b 2x  2   .......  +  b n x n  +  .......)
Þ  (a 0  +  a 1 x  +  .......  +  an  x n  +  .......) 
Thus  20 - 5r    = 0 Þ r = 4  \  Term  =  10 C 4  = 210. 
6  =  1  +  x  (a  +  b)  +  x 2  (a 2  +  ab  +  b 2 )  +  x 3 
(a 3  +  a 2 b  +  ab 2  +  b 3 )  +  ....  +  ....  +  ....  +  x n 
2.  (c) :  ( 3 +1)2n - ( 3 - 1) 2 n (an   +  an –1  b  +  a n–2  b 2  +  ....  +  ab n–1  +  bn )  +  .... 

= 2 é 2n C1∙ ( 3)2n-1 + 2nC3 ∙( 3)2n -3 + ....ùû   , 
ë
On  comparing  the  coefficient  of  x n  both  sides  we  have 

an  irrational  number.  an   =  an   +  an –1  b  +  a n–2  b 2  +  ......  +  a  bn –1  +  b n 

3.  (a) : (1 –  x  – x 2  +  x 3 ) 6  = ((1 –  x)(1 –  x 2)  ) 6  = (a n + an-1b + a n-2b2 + ..... + abn-1  + bn )(b - a ) 
= (1  – x)6   (1 –  x 2 ) 6  b - a

= (1 – 6 C1  x +  6C   2x   2  –  6 C 3x   3  +  6 C 4 x 4  –  6 C5  x 5  +  6 C 6 x6  )  (Multiplying  and dividing  by b  –  a) 
(1 – 6 C1  x 2  +  6C   2 x 4  –  6C   3x   6  +  6C   4x   8  –  6 C5  x1 0  +  6 C 6 x 12 ) 
= b n +1 - a n +1  . 
b - a

Coeff. of x7   = (– 6 C1 )  (–6 C  3  ) +  (– 6C   3)  ( 6 C2  )  +  (– 6C  5  )(– 6 C1  )  8.  (d)  :  (1  –  y) m  (1  +  y) n 

= 6 ∙ 20 – 20 ∙ 15 + 6 ∙ 6 = 120 – 300 + 36 = –144  =  1  +  a 1 y  +  a2 y  2   +  a 3y  3   +  ......  +  ......  (*) 

4.  (a) : Using Modulo Arithmetic  Differentiating  w.r.t.  y  both  sides  of  (*)  we  have 

8 = –1 (modulo 9)  Also  62  = –1 (modulo 9) –m(1  –  y)m  –1(  1  +  y) n  +  (1  –  y)m    n(1  +  y) n–1 
Þ 8 2n  – (62) 2n +  1  = [(–1) 2n  –  (–1) 2n + 1 ]mod  9 
= (1  + 1)mod 9  = 2 mod  9 Þ Remainder =  2  =  a 1  +  2a 2 y  +  3a 3 y 2  +  4a4  y 3  +  .......
Þ  n(1  +  y) n–1(  1  –  y)m    –  m(1–  y) m–1 (1  +  y)n  

=  a1   +  2a 2 y  +  3a 2 y2   +  4a 4y  3   +  .......  .....(**) 

n n n  Again  differentiating  (**)  with  respect  to  y  we  have 

5.  (c) :  å (r + 1) nCr = å r × nCr å + n Cr  [n(n  –  1)(1  +  y) n–2 (1  –  y)m    +  n(1  +  y)n –1(  –m)  (1  –  y) m–1 ] 

r =0 r =0 r =0 

n n × n  –[m(1 +  y)n  (m  – 1)(1 –  y) m–2 (1–y)m  –1n  (1 +  y)+n–1] 
r
n -1 Cr n Cr  
å å = r × +
-1  = 2a 2  +  6a3  y  +  .......  .......  (***) 

r =0 r = 0  Now  putting  y  =  0  in  (**)  and  (***)  we  get 

= n × 2n-1 + 2n = 2n -1 (n + 2)  n  –  m  =  a1    =  10  (A) 
and  m 2  +  n2    –(m  +  n)  –2  mn  =  2a2    =  20    ....(B) 
Thus Statement­1 is  true. 
Solving  (A)  and  (B) 
n n 
n  = 45,  m  =  35
Again  å (r + 1) nCr xr = å r × nCr xr + å nCr xr 
\  (m,  n)  =  (35,  45) 
r =0 r = 0 
11 11 - r 
n n  ( ) ( ) 9.  1 1 
(c)  : Tr + 1  of ax2 + bx =  11Cr (ax 2 ) r  bx
å å = n n-1C  r -1 xr + nCr xr 
ö11 ö11 - r 
r =0 r =0  ÷ ÷
ø ø
= nx(1+ x)n-1 + (1 + x) n 

Substitute x  = 1 in the above  identity  to get  Tr + 1  of æ ax - 1 = 11C  r ( ax ) r  æ - 1 
å(r + 1) nCr  = n × 2n-1 + 2 n  èç bx2 èç bx2 

Statement­2 is also  true &  explains Statement­1  also.  ax2 + 1  11  a 6 
bx  b5 
( ) \  Coeff.  of  x7   in = 11C  5   

Binomial Theorem  33 

and  coefficient  of  x– 7  in  æ ax - 1  ö11  = 11C  6    a 5  16.  (c)  :  Let  R  =  æ 1 + 1  ö1000 
çè bx2 ø÷  b6  ç ÷
è 104  ø 

Now  11 C5 a6 = 11 C6    a 5  \  ab  =  1.  = 1 + 1000 èæç 1 ö1 999 æ 1  ö 2  æ 1 ö 103   
b5 b6  104 ø÷ 1000  çè 104  ø÷  + .... +  çè 104  ø÷ 
+

(1+ x)3/ 2  - 1 + 1 x  3 
( ) 10.  (d)  : 2  <  1  +  1 + 1 1  10 
10  102 +  103  +  ...¥ = 
(1 - x)1  / 2 
9

( ) ( ) = 2 2 2 2! 10 
1+ 3 x + 3 1 1 x2 + ... - 1 + 3 × 1 x + 3 × 2 × 1 x 2  + ....  \  R  < 
2 2! 4 
9 10 
(1 - x)1  / 2  \  The  positive  integer  just  greater  than  is  2. 

= - 3 x2 (1- x) -1/ 2  = - 3 x2 éëê1 + 1 x + 1 × 3 × 1  x2  + ... úùû  9 
8  8 2 2 2 2!  17.  (c) :  Given  r  >  1,  n  >  2  and 

= - 3 x2 + higher  powers  of  x2 .  Coefficient  of 
8  Tr  + 2  =  Coefficient  of  T 3r  in  (1  +  x) 2n
Þ 2nC  r  +  1  =  2n C 3r –  1

11.  (a)  : Coefficient of  middle term in (1  + ax)4   =  coefficient of  ì2n - 3r + 1 = r + 1 

middle  term  in  (1  – ax)6  Þ  3r  –  1  =  r  +  1  and ï Þ 2n = 4 r 
í

\  4 C 2a2    =  6C   3(  – a)3  Þ a  = -  3  2r  =  2  ïî n = 2 r
10

12.  (b):  (1  +  x)  (1  –  x) n  =  (1  –  x)n   +  x(1  –  x) n ìQ nCx = n  C y 
ï
\  Coefficient  of  x n  is  =  (–1) n  +  (–1)n    –  1  nC  1    r  =  1  í Þ x + y = n 
=  (–1) n  [1  –  n] 
ï or  x = y
î

å n  r  18.  (a)  :  In  the  expansion  of  (1  +  x) p  +  q 

13.  (c):  t n =  r  = 0  n Cr  Tr  +  1  =  p +  qC   r x r
\  Coefficient  of  x p  =  p  +  qC  p   
n  n - (n - r )  n n 
å å å tn   =  Þ  tn   =  n  =0 1  - = 0  n - r  ( p + q)! = ( p + q )! 
r  = 0  nCr n Cn - r  p!( p + q -  p)! p!q! 
n Cn - r  r r  =  ...(i) 

å å tn  =  n  1  - n  r  replacing  n  –  r  by  r  Also  coefficient  of  x q  in  (1  +  x) p  +  q  is 
nCr = 0  n Cr  =  p +  q Cq   

( p + q )! 
tn    =  ns n  –  tn  =  q!( p + q - q)! 
t n 
\ sn    n 




27  ( p + q )! 

14.  (d)  :  General  term  in  the  expansion  of  (1 + x) 5  ....(ii)
q! p! 
n(n - 1) ..... (n - r + 1) x r 
Tr  +  1  =  r !  \  By  (i)  and  (ii) 
Coefficient  of  x p  in  (1  +  x) p  +  q  =  Coefficient  of  x q  in 
27  32  (1  +  x)p   +  q 
\ n  –  r  +  1  <  0 Þ  +  1  <  r Þ  r  > 
19.  (c)  :  Consider  (a  +  b)n   =  C 0 a n  +  C1 a   n –  1b   
5  5 +  C2  an –  2 b2   +  ....  +  C nb   n 

Þ  r  >  6  Putting  a =  b  =  1
\  2n    =  C 0  +  C1    +  C 2  +  ....  +  Cn   
15.  (a)  :  (3 1/2  +  51  /8 )2  56 
2 n  =  4096  =  2 12

Þ  n  =  12  (even) 
Tr  +  1  =  256C   r  ( 3)256 - r 58    Now  (a  +  b)n    =  (a  +  b) 12 

For  integral  terms  256 - r , r are  both  positive  integer as  n  =  12  is  even  so coefficient  of  greatest  term  is 
2 8 
n C n  =  12C12 =  12 C6 
\ r  =  0,  8,  16,  ...256
2  2 
\ 256  =  0  +  (n  –  1)8  using  tn   =  a  +  (n  –  1)d
256 256 =  12 ´ 11 . 10 9 . 8 . 7  =  11 ´ 9 .8. 7  3×4 ×  7  =  924
6 54 3 2 1 3.2.1  =  11 × 
\ =  n  –  1 \  n  =  +  1 
8  8 

n  =  32  +  1 Þ  n  =  33 

34  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

CHAPTER  SEQUENCES AND SERIES



1.  The  sum  of  first  20  terms  of  the  sequence    0.7,  0.77,  6.  The sum to infinity of the series 1 + 32 + 6 10 1344  + ...... is 
0.777,  ...,  is  32 33
+ +

(a)  79 (99 - 10-20 )  (b)  7  (179 + 10-20 )  (a)  3  (b)  4  (c)  6  (d)  2 
81 (2009) 

(c)  97 (99 + 10-20 )  7  - 10-20 )  7.  The first two terms of a geometric progression add up to 12. 
81
(d)  (179 (2013)  The sum of the third and the fourth terms is 48. If the terms 

2.  Statement  1  :  The  sum  of  the  series  1  +  (1  +  2  +  4)  +  of  the  geometric  progression  are  alternately  positive  and 
(4 + 6 + 9) + (9 + 12 + 16) + ... + (361 + 380 + 400) is 8000.  negative, then  the first term is 

n (a)  4  (b)  – 4  (c)  – 12  (d)  12 

Statement 2 : å (k3 - (k - 1)3) = n 3  for any natural number n.   (2008) 

k =1  8.  The  sum of  the  series  1- 1+ 1  - .... upto  infinity  is 
2! 3! 4!
(a)  Statement 1 is  true, Statement 2 is true; Statement 2 is  - 1  + 1 

not a  correct  explanation  for  Statement  1.  (a)  e 2  (b)  e 2  (c)  e –2  (d)  e –1 . 

(b)  Statement 1 is true, Statement 2 is  false.  (2007) 

(c)  Statement 1 is false, Statement 2 is  true. 
(d)  Statement 1 is true, Statement 2 is true; Statement­ 2 is a  9.  In a geometric progression consisting of positive terms, each 
term equals the sum of the next two terms. Then the common 
correct  explanation  for  Statement  1.  (2012) 
ratio  of  this  prog ression  is  equals 

3.  If 100 times the 100 th term of an A.P. with non­zero common  (a)  5  (b) 12 ( 5 - 1)  
difference  equals  the  50  times its  50 th  term,  then  the  150 th 

term of this A.P.  is  (b)  zero  (c) (1  1 -  5 )  (d)  1  5.  (2007) 
(a)  150  2 
2

(c)  – 150  (d)  150 times its 50 th  term 

(2012)  10.  Let  a 1,   a2 ,   a 3,   ...  be  terms  of  an  A.P.  If 

4.  A man saves  `  200  in each  of  the  first three months  of his  a1 + a2  + ... + a p  = p 2  p ¹ q ,  then  a6   equals 
service. In each of the subsequent months his saving increases  , a2 1 
a1 + a2  + ... + aq  q2 

by ` 40 more than the saving of immediately previous month.  (a)  41/11  (b)  7/2  (c)  2/7  (d)  11/41. 

His  total  saving  from  the  start  of  service  will  be  `  11040  (2006) 

after  11.  If  a1  ,  a 2 ,  ...,  an   are  in  H.P.,  then  the  expression  a 1 a 2  +  a 2a   3 

(a)  20 months  (b)  21 months  +  ...  +  an   – 1a  n   is  equal  to 

(c)  18 months  (d)  19 months  (2011)  (a)  n(a1   –  an  )  (b)  (n  –  1)(a1   –  a n)   

5.  A person is to count 4500 currency notes. Let an   denote the  (c)  na1 a   n  (d)  (n  –  1)a 1a   n .  (2006) 

number  of  notes  he  counts  in  the  n th  minute.  12.  If  the  coefficients  of  r th,   (r  +  1) th  and  (r  +  2) th  terms  in  the 
If  a 1 = a 2 = ... = a1 0 = 150 and a 10 , a 11 , .... are in an A.P. with 
binomial expansion of (1 + y) m are in A.P., then m and r satisfy 
common  difference  –2,  then  the  time  taken  by  him  to  count 
the  equation 

all  notes  is  (a)  m 2  –  m(4r  –  1)  +  4r 2  +  2  =  0 

(a)  24 minutes  (b)  34 minutes  (b)  m 2  –  m(4r  +  1)  +  4r2   –  2  =  0 

(c)  125 minutes  (d)  135 minutes  (c)  m2   –  m(4r  +  1)  +  4r2   +  2  =  0 

(2010)  (d)  m2   –  m(4r  –  1)  +  4r2   –  2  =  0.  (2005) 

Sequences and Series  35 

13.  If  x = ¥ an , y= ¥ bn ,  z = ¥ cn  where  (a)  are  in  G.P.  (b)  are  in  H.P. 

å å å  a, b, c are in A.P.  (c)  satisfy a + 2b + 3c  =  0  (d)  are  in A.P.  (2003) 

n=0 n=0 n = 0 

and |a| <  1,  |b| <  1,  |c|  <  1  then  x,  y,  z  are  in  20.  Let  f  (x) be a  polynomial  function  of second degree.  If  f  (1) 

(a)  H.P.  =  f  (–1)  and  a,  b,  c  are  in A.P.,  then  f ¢(a),  f ¢(b)  and  f ¢(c) 

(b)  Arithmetic­Geometric  progression  are  in 

(c)  A.P.  (a)  G.P.  (b)  H.P. 

(d)  G.P.  (2005)  (c)  Arithmetic­Geometric  Progression 

14.  If  a 1,   a2  ,  a3 ,   ...,  an  ,  ...  are  in  G.P.,  then  the  determinant  (d)  A.P.  (2003) 
log an log an +1 log a n + 2 
21.  The sum of the series  1 - 1 + 1  - ... upto ¥ is  equal  to 
1× 2 2×3 3 × 4
D =  log an + 3 log an + 4 log an   + 5  ,  is  equal  to 
(a)  log e 2  –  1  (b)  log e 2 
log an + 6 log an + 7 log an + 8 
(c)  log e (4/e)  (d)  2log e 2.  (2003) 

(a)  0  (b)  1  (c)  2  (d)  4.  22.  If x 1,  x2  , x 3 and y 1,  y 2 , y3  are both in G.P. with the same common 
ratio,  then  the  points  (x1  ,  y 1 ),  (x2 ,   y2  )  and  (x3  ,  y3 )   
(2005)  (a)  lie  on  an  ellipse 

15.  The  sum  of  the  series 

1 + 1+ 1 + 1  + ....  ¥  is  (b)  lie  on  a  circle 
× 2! 16 × 4! 64 × 6!
4 (c)  are  vertices  of  a  triangle 

(a)  e + 1  (b)  e - 1  (c)  e + 1  (d)  e - 1 .  (d)  lie  on  a  straight  line.  (2003) 
ee 2  e 2  e
(2005)  23.  Let  R 1  and  R 2  respectively  be  the  maximum  ranges  up  and 
down on an  inclined plane and R be the maximum range  on 
16.  Let  Tr   be  the  r th  term  of  an  A.P.  whose  first  term  is  a  and  the  horizontal  plane.  Then,  R 1,   R,  R2   are  in 
common  difference  is  d.  If  for  some  positive  integers  m,  n,  (a)  A.P. 
(b)  G.P. 
m ¹  n,  T m  =  n1 ,  and  T n  =  m1 ,  then  a  –  d  equals  (c)  H.P. 
(d)  Arithmetic­Geometric  Progression  (A.G.P.).  (2003) 
(a)  1/mn  (b)  1  (c)  0  (d)  1 +  n1 . 
m

(2004)  24.  If 1, log9  (31  – x  + 2), log 3[  4 × 3x   – 1] are in A.P. then x equals 

17.  The  sum  of  first  n  terms  of  the  series  (a)  log3  4  (b)  1  –  log3  4 

12   + 2 × 22   + 32   + 2 × 4 2  + 52   + 2 × 62   + .... is  n(n + 1) 2  when  (c)  1  –  log4  3  (d)  log4  3.  (2002) 

25.  13   –  2 3  +  3 3  –  4 3  +  ...  +  9 3  = 
n  is  even. When  n  is  odd,  the  sum  is 
(a)  425  (b)  – 425  (c)  475  (d)  – 475. 

(a)  n(n + 1) 2  (b)  n 2 (n + 1)  (2002) 
4  2 
26.  Sum of infinite number of terms in GP is 20 and sum of their 
3n(n + 1)  é n(n + 1) ûùú 2 . 
(c)  2  (d)  ëê 2  (2004)  square  is  100. The  common  ratio  of  GP  is 

1 1 1  (a)  5  (b)  3/5  (c)  8/5  (d)  1/5. 
2! 4! 6!
18.  The  sum  of  series  + + +  ....  is  (2002) 

(a)  (e - 1) 2  (b)  (e 2  - 1)  27.  The  value  of  21/4 × 41/8 × 81/6  ... ¥  is 
2 e 2e 
(a)  1  (b)  2  (c)  3/2  (d)  4. 
(2002) 
(c)  (e2  - 1)  (d)  (e 2 e- 2) .  (2004) 

28.  Fifth  term  of  a  GP  is  2,  then  the  product  of  its  9  terms  is 

19.  If  the  system  of  linear  equations  x  +  2ay  +  az = 0,  (a)  256  (b)  512  (c)  1024  (d)  none. 
x + 3by + bz = 0, x +  4cy + cz =  0 has  a  non­zero solution, 
then  a,  b,  c  (2002) 

Answer  Key 

1.  (b)  2.  (d)  3.  (b)  4.  (b)  5.  (b)  6.  (a) 

7.  (c)  8.  (d)  9.  (b)  10.  (d)  11.  (d)  12.  (b) 
13.  (a)  14.  (a)  15.  (c)  16.  (c)  17.  (b)  18.  (a) 
19.  (b)  20.  (d)  21.  (c)  22.  (d)  23.  (c)  24.  (c) 
25.  (a)  26.  (b)  27.  (b)  28.  (b)

36  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

1.  (b) :  tr  = 014.74474727474..4.4.73   Hence, n  = 34 is the only  answer. 

r  terms  2+ 6 10 1344    + ..... 
3  32 33
7 7 7 7  10- 6.  (a)  : Let S =1+ + + ...(1) 
10 102  10 r 9 (1 ...(2) 
= + + .... + = - r ) 
...(1) 
20 æ 20 10- r ÷ö 1S = 1 + 2 + 6 + 10 + .....  ...(2) 
ç 20 r =1  ø 3 3 31 31   3 
å å S20 = tr  7 è 7 íîì20 1  10-20 ) üýþ
= 9 - = 9 - 9 (1 - Subtracting  (2)  from  (1),  we  get 
r =1
2 1+ 4 4 4 
= 7  (179 + 10-20 )  S =1+ 3  32 + 33 + 34    + ..... 
81
3

2.  (d) :Statement 1 :  = 4 éëê1 + 1 + ......to ¥ùûú = 4 ∙ 1 = 4 ∙ 1  = 2 
3 3 3 1 - 1  3 2 / 3 
1 + (1 + 2 + 4) + (4 + 6 + 9) + .... + (361 + 380 + 400) is 8000 
3

n  Þ 2  = 2 \ S = 3 
S
å Statement 2 :  (k3 - (k - 1)3) = n3  3 
k = 1 
7.  (c) :  Let the  G.P. be  a,  ar, ar 2,   ar 3,    ... 

Statement 1 :  T 1  =  1, T 2  = 7 = 8 – 1,  we  have a +  ar  = 12 
T 3  = 19 = 27  – 8 Þ  T n  =  n 3  –  (n  – 1) 3 ar2   + ar 3  =  48 
\  Statement 2  is  a  correct explanation  of  statement 1. 
on  division we  have 

3.  (b) :100 (a + 99d) = 50 (a  + 49d) ar2 (1 + r ) 48  r 2  = 4 
Þ  a  +  149d  = 0  i.e.,  T 150  =  0  =Þ
a(1+ r) 12 
4.  (b) : Let it happens  after  n months. 
\  r = ± 2 

But the  terms are alternately positive and negative,

3 ´ 200 + n -2 3 {2 ´ 240 + (n - 4)40} = 11040  \ r  = – 2 

æ n -2 3 öø÷ (480 Now  a = 12 = 12 = 1-21    = -12 From  (1) 
çè 1+ r 1- 2
Þ + 40n - 160) = 11040 - 600  =  10440

Þ  n 2  + 5n –  546  = 0 Þ  (n  +  26)(n – 21)  = 0 8.  (d) :  Q  e- x  = 1- x + x2 - x3 + x 4  - ........ 
2! 3! 4! 

\  n = 21.  upto  infinity 

5.  (b) : We have  a 1  +  a 2  + ... +  a n  =  4500 Then  put  x  =  1,  we  get 
Þ  a1 1  +  a1 2  + ... +  a n  = 4500  – 10 × 150  = 3000
Þ  148 + 146 + .... = 3000 e -1  = 1- 1 + 1 - 1 + 41!  - ........ upto  infinity. 
1! 2! 3!
Þ n -21  0 × (2 ´ 148 + (n - 10 - 1)(-21)) = 3000 
9.  (b) : Given,  a = ar +  ar 2 Þ r 2  +  r – 1 = 0

Þ  r =  -1 + 5 . 


Let n – 10 =  m 10.  (d)  :  Given  a1 ,   a2 ,   a 3,   ...  be  terms  of  A.P. 
Þ  m × 148 –m(m  – 1) = 3000 a1 + a2  + ....a   p  = p 2 
Þ  m2   – 149m + 3000 =  0 a1 + a2  + ... aq    q2 
Þ  (m  – 24)(m – 125) = 0
\  m = 24, 125,  p [ 2 a1  + ( p - 1) d ]  p 2 
giving  n  =  34,  135  2 
But for  n  = 135, we  have  =
a 135  = 148 + (135 – 1)(–2)  = 148 – 268 < 0  Þ  2q  [ 2 a1  + ( q - 1) d ]  q 2 
But  a 34  is  positive. 
Þ  2 a1  + ( p - 1) d  = p 
2 a1  + ( q - 1) d q

Sequences and Series  37

Þ  [2a 1  +  (p  –  1)d]q  =  p[2a1   +  (q  –  1)d] as  a,  b,  c ΠAP \  2b  =  a  +  c 

Þ  2a 1 (q  –  p)  =  d[(q  –  1)p  –  (p  –  1)q] 2 èæç y - 1 ö = x -1 + z -1  Þ 2 = 1 + 1z 
y ø÷  x z y x
Þ  2a1 (  q  –  p)  =  d(q  –  p) Þ  2a 1  =  d

Þ  a6    = a1 + 5d = a1 + 10 a1   Þ x, y, z Π H.P. 
a21 a1 + 20d a1 + 40 a1 
14.  (a)  :  Let  tr   denote  the  r th term  of  G.P.  with  first  term  b  and 
Þ  a6    =  11 common  ratio  R 
a21  41 
\ tr  = b Rr  - 1 . \ log r = logb + (r - 1)log R
11.  (d)  :  Given  a 1 ,  a 2 ,  ...  an   are  in  H.P. Now  from  given  determinant  we  have 

Þ  1 , 1 ..... 1  Î A.P. 
a1 a2  a n 
log b + (r -1)log R logb + r log R logb + (r +1)log R 
Þ  1 - 1  = d  log b + (r + 2)log R log b + (r + 3)log R log b + (r + 4)log R 
a2 a1  log b + (r + 5)log R logb +(r + 6)log R log b + (r + 7)log R

Þ  a1a 2  = a1 - a2 = a1 -  a 2  ...  (i)  Þ  using  (applying  C2  ®  2C 2  –    (C 1  +  C 3)  ) 
d dd ...  (ii) 

a2 a3   = a2    - a3   ...  (n)  log b + (r -1) log R 0 log b + log R(r +1) 
dd = 1  log b + (r + 2) log R 0 log b + (r + 4) log R 

M  2 
log b + (r + 5) log R 0 logb + (r + 7) log R
an   -1  - an   
an-1 an    = dd = 1 ´ 0 =  0. 
2

Adding  (i),  (ii)  ............  (n)  equations  we  get  15.  (c)  :  1 + 1 + 1 + 1  + .... ¥ 
4 ( 2!) 16 ( 4!) 64(6!)
a1   -  an   
a 1a  2   +  a2 a   3  +  a3 a  4   +  ....  an   –  1  a n  =  d d = 1 + 1 + 1 + 1  + .... ¥ 
22 2! 24 (4!) 26 (6!)
Also  1 = 1  + (n -1) d 
an  a1  12 êéêë2ççèæ1 + 1 1 1  öù
22 2! 24 (4!) 26 (6!) .... ¥ ÷÷øûúú 
a1  - a n  = + + +
d
Þ  = ( n - 1) a1 a n 

\  a 1a   2  +  a2 a   3  +  ...  an  –  1 a n  =  (n  –  1)a1 a  n .   = 12 éêë2çèæ1 + x2 + x4 + x6  + ...¥  öù
2! 4! 6!  ÷øúû 

12.  (b)  :  Tr  +  1  =  m C r  y r . \  m C r  –  1  +  m Cr  +  1  =  2  ×  m Cr   = 12  éë ex + e- x  ùû 

Þ m! + m !  = 2 r m !  where  x  =  1/2
1)!(m - 1)!(m - m - r
(r - r + 1)! ( r + r - 1)!  !( )! 

Þ r(r + 1) + (m - r +1)(m - r )  = 1 [e1/ 2 + e -1/ 2 ]  =  e + 1 
(r +1)!(m - r +1)! (r +1)!(m - r + 1)! 
2  2  e

1  ...(i) 
= 2(r +1)(m - r +1)  16.  (c)  :  Tm    =  a  +  (m  –  1)  d  =  n  ...(ii) 
(r +1)!(m - r +1)! 

Þ  r (r  +  1)  +  (m  –  r  +  1)(m  –  r)  =  2(r  +  1)(m  –  r  +  1) Tn   =  a  +  (n  –  1)  d  =  m 

Þ  r (r  +  1)  +  (m  –  r)2   +  m  –  r  –  2(r  +  1)  (m  –  (r  –  1))=0 1 1 
Now  Tm    –  Tn   =  -  =  (m  –  n)  d
n m
Þ r  (r + 1)  + m2   + r2   – 2mr + m – r +  2  (r2   –  1)  1  1 
– 2m(r + 1)  =  0 Þ  d  =  and  a  = 
mn  mn

Þ  m 2  –  m  (4r  +  1)  +  4r2   –  2  =  0.  \ a  –  d  =  0 

13.  (a)  :  Given  | a |  <  1,  | b |  <  1,  | c |  <  1,  a,  b,  c Π A.P.  17.  (b):  As  Sn   is  needed  for  n  is  odd  let  n  =  2k  +  1

and  ¥ an = 1, ¥ bn = 1 1 b ,  ¥ c n  = 1  \ Sn   = S2 k + 1 
1- a - 1 - c =  Sum  up  to  2k terms +  (2k +  1)t h  term 
å å å
2k (2k + 1) 2 
n=0 n=0 n = 0  =  + last  term 

\ x = 1 1 a , y = 1 1 b ,  z = 1  2 
- - 1 - c
(n - 1)n2  n2 (n + 1) 
Þ a = x -1, b = y -1 ,  c  =  z -1  =  2  +  n 2  as  n  =  2k  +  1  =  2 
x yz

38  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

é x2 x4  ù =  –[log e 2  –  1] 
18.  (a)  :  e x  +  e– x  =  2 ê1 + + + ... ¥ ú =  1  –  log e 2 
ëê 2! 4!  úû  Now s  =  s 1  –  s 2  =  (A)  –  (B)  ...(B) 
=  log e2    –  1  +  log e 2  =  log(4/e) 
e + e-1  1 + 1  + ... ¥ 
–  1  =  22.  (d)  :  Let  x1    =  a \  x2    =  ar,  x 3  =  ar2   
2  2! 4! and  y 1  =  b \  y2    =  br,  y3    =  br2   
Now  A(a,  b),  B(ar,  br),  C(ar 2,   br 2 ) 
(e - 1) 2  =  1 + 1 + 1  + ... ¥ 
2e  2! 4! 6!

19.  (b) : For non trivial solution the determinant of the coefficient  b(1 - r)  b 
of  various  term  vanish  Now  slope  of  AB =  = and 

1 2 a a  a(1 - r)  a
i.e.  1 3b  b  =  0
br(1 - r)  b 
1 4 c c  slope  of  BC  =  =
Þ  (3bc  –  4bc)  –  2a(c  –  b)  +  a(4c  –  3b)  =  0 ar(1 - r)  a

as  slope  of  AB  =  slope  of  BC

2ac  \  AB  ||  BC,  but  point  B  is  common  so 
Þ a + c =  b
Þ a,  b,  c Π H.P.  A,  B,  C  are  collinear. 

23.  (c)  :  Let q  be  the  angle  of  inclination  of  plane  to horizontal 

20.  (d)  :  Let  the  polynomial  be  f (x)  =  ax2    +  bx  +  c  and  u  be  the  velocity  of  projection  of  the  projectile
given  f (1)  =  f (–1) Þ  b  =  0 u 2  u 2 
\  f (x)  =  ax 2  +  c 
\  R1    =  g (1 + sin q)  ,  R2    =  g (1 - sin q) 
now  f ¢ (x)  =  2ax
\  f ¢ (a)  =  2a 2 ,  f ¢ (b)  =  2ab,  f ¢ (c)  =  2ac  \  1 +  1  =  2 g  = 2 
as  a,  b,  c Π A.P. R1 R2  u 2  R 
Þ  a 2 ,  ab,  ac Π A.P. Þ 2a2   ,  2ab,  2ac Π A.P.
Þ f ¢ (a),  f ¢ (b),  f ¢ (c) ΠA.P.  Þ  R 1 ,  R,  R2  Π H.P. 


24.  (c)  :  As  1,  2 log 3  (3 1 –  x  +  2),  log 3(  4∙3x   –  1) Π A.P. 
Þ log3  (  31   –  x  +  2)  =  log 3(  4∙3x   –  1)  +  1
1 1 1 
21.  (c):  s  =  - + –  ....¥  Þ  31   –  x  +  2  =  (4∙3 x  –  1)  ×  3  Q  log3  3    =  1.

1× 2 2 × 3 3 × 4 Þ  31   –  x  +  2  =  12∙3 x  –  3
1 1 1 
Let  s 1  =  1× 2 + 3 × 4 + 5 × 6 +  ....¥ Þ 3x  [(31    –  x)    +  2]  =  12∙3 2x  –  3∙3 x 

1 1 1  (multiplying  3 x  both  side)
\ tn   =  (2n - 1)(2n) = 2n - 1 - 2n 
Þ 12t 2  –  5t  –  3  =  0  where  t  =  3 x

Þ  (3t  +  1)  (4t  –  3)  =  0

å \  s n = åtn  =  æ 1 1 - 1  ö Þ  t  =  –1/3,  t  =  3/4
çè 2n - 2 n ÷ø Þ  3 x  =  –1/3  which  is  not  possible 

1 1 1 1  ...(A)  3  3 
=  1 - + - +  .....¥  and  t  =  Þ 3 x  = 

2345 44
=  loge  2 
Þ x  log3 3    =  log3 3  –  log3 4   
1 1 1  (By taking logarithm at  the  base  3  both  sides)
Again  s 2 =  2 × 3 + 4 × 5 + 6 × 7 +  ....¥ 

1  Þ  x  =  1  –  log 34   
t¢ n  =  (2n) (2n + 1) 
25.  (a)  : (13   +  33   +  53   +  .....  +  93 )    –  (23   +  43   +  63   +  83 )   
s 2  = å tn  ¢  = 
=  (1 3  +  3 3  +  5 3  + ....  +  93 )    –  23 (  1 3  +  2 3  +  33    +  43   ) 
å å 1 æ 1 - 1  ö
= çè 2n 2n + 1 ÷ø =  [1 3  +  3 3  +  .....  +  (2n  –  1)3  ]  n   =  odd  =  5 
(2n)(2n + 1) –  23  [  13    +  2 3  +  ....  +  n 3]  n    =  even  =  4 

= [2n(n  + 1)  (n  +  2)  (n  +  3) –  12n(n  + 1)  (n  +  2)  +  13n(n 

=  æ 1 - 1 ö + æ 1 - 14 ÷öø + ....¥  é 2 1) 2  ù
çè 2 3 ø÷ çè 3 ê ú
+  1)  –  n]n   =  5 (odd)  –  2 3  n (n +

é 1 1 1 1  + ù êë 4  úû n = 4 
=  - ëê - 2 + 3 - 4 + 5 ...¥  úû  (even) 

(Remember  this  result)

Sequences and Series  39 

=  [2  ×  5  ×  6  ×  7  ×  8  –  12  ×  5  ×  6  ×  7  +  13  27.  (b)  :  S¥  =  1 + 2 +136 + 342  + ... ¥  =  2l (say)  ...(*) 
8
24
2 3 çæè 16 ´ 25 ö
×  5  ×  6  –  5]  –  4 ÷ø  Where l  =  1 + 2 + 3 +  4  +  ....¥  ...  (A) 
4 8 16 32 ...  (B) 
=  [3750  –  5(505)]  –  2  ×  16  ×  25 
l  = 0  +  1 + 2 + 3 +  4  +  ...¥ 
=  1225  –  800    =  425  2 8 16 32 64

26.  (b)  :  Let  terms  of  G.P.  are  a,  ar,  ar 2,   .... Now (B)  –  (A) Þ  l = 1 + 1 + 1 + 1 + 1  + ... 
2 4 8 16 32 64

\  S¥  =  1 - r where  a  =  first  term,  r  =  common  ratio 
l  a  = 1´ 2 
S¥  =  20  2 =  1- r 4 1  \ l  =  1 

According  to  question  a  =  20 so  S¥  =  2 1 

1 - r

Þ a  =  20(1  –  r)  ...(i)  28.  (b)  :  Let  first  term  of  a  G.P  is  a  and  common  ratio r

a 2  \  t 5  =  ar 4  =  2
Also  1 - r 2  =  100

Þ  1 a r .  a  =  100
- 1 + r Õ \  ai  =  a ×  ar  ar2    .....ar8   

Þ  a  =  5(1  +  r)  ...(ii)  i = 1 
Solving  (i)  and  (ii)  we  have  r  =  3/5  8 ´ 9 

= a9 r 2 

=  a9  r   36 

=  (ar 4 ) 9 

=  2 9  =  512

40  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

CHAPTER  DIFFERENTIAL CALCULUS



1.  lim (1 - cos2x)(3 + cosx)  is equal  to  Statem ent  2  :  a = 1 and b =  -1 
x tan4x 2 4
x ®0 
(a)  Statement  1  is  true,  Statement  2  is  true;  Statement  2  is 
(a)  1/2  (b)  1  (c)  2  (d)  –1/4 
(2013)  not  a  correct  explanation  for  Statement  1. 

(b)  Statement  1  is  true,  Statement  2  is  false. 

2.  At present, a firm is manufacturing 2000 items. It is estimated  (c)  Statement  1  is  false,  Statement  2  is  true. 

that the rate of change of production P w.r.t. additional number  (d)  Statement  1  is  true,  Statement  2  is  true;  Statement  2  is 

of workers x is given by  dP = 100 - 12 x . If the firm employs  a  correct  explanation  for  Statement  1.  (2012) 

dx 7.  A spherical balloon is filled with 4500 p cubic metres of helium 
25  more  workers, then the  new level  of production  of items  is 

(a)  3000  (b)  3500  (c)  4500  (d)  2500  gas.  If  a  leak  in  the  balloon  causes  the  gas  to  escape  at  the 

(2013)  rate of 72p cubic metres per minute, then the rate (in metres 

3.  If y = sec(tan –1x),  then dy x =  1 is  equal to  per  minute)  at  which  the  radius  of  the  balloon  decreases  49 
dx  at minutes after the leakage  began is 

(a)  1  (b)  1  (c)  2  1  (a)  2/9  (b)  9/2  (c)  9/7  (d)  7/9 
2  (d)  2  (2012) 

(2013) 

4.  Consider the function, f(x) = |x – 2| + |x  – 5|, x Î R  8.  d 2 x equals to 
Statement 1 : f ¢(4) =  0  dy 2 

Statement  2  : f  is  continuous  in  [2,  5],  differentiable  in  æ d2 y ÷øö÷ çæè dy ö -2  æ d 2 y öø÷÷ çèæ dy ö-3 
(2, 5)  and f(2) = f(5).  ççè dx2 dx ÷ø èçç dx 2 dx ÷
(a)  Statement 1 is  true, Statement 2 is true; Statement 2 is  (a)  (b)  - ø

not a  correct explanation  for  Statement  1.  (c)  æ d 2 y ö-1  (d)  - æ d 2 y ø÷ö÷ -1 çèæ dy ö-3  (2011) 
(b)  Statement 1 is true, Statement 2 is  false.  ççè dx2 ÷÷ø  ççè dx2 dx ÷ø
(c)  Statement 1 is false, Statement 2 is  true. 

(d)  Statement 1 is  true, Statement 2  is true; Statement 2  æ 2)} ÷÷øö 
xli®m2  ççè
is a  correct explanation  for  Statement 1.  (2012)  9.  1 - cos {2(x -
x -2
5.  If f  : R ® R  is  a  function  defined  by

f(x) = [x] cos æçè 2x - 1 ö÷ø p , where [x] denotes the greatest integer  (a)  equals -  2 (b)  equals  1 
2 (c)  does not  exist (d)  2 

function, then f  is  equals 2 

(a)  discontinuous  only at  non­zero integral  values of x.  (2011) 

(b)  continuous only at x =  0.  10.  The  values  of p  and q  for  which  the  function 

(c)  continuous  for  every  real x.  ì sin(p + 1)x + sin x , x < 0 
(d)  discontinuous  only  at x =  0.  x
(2012)  ï
6.  Let a, b Î R  be  such that  the  function f  given  by q , x = 0 
f (x) = ïï
í

f(x)  =  ln  |x|  + bx 2  + ax, x ¹  0  has  extreme  values  at ï x + x2 - x , x>0
x =  – 1  and x  =  2.  ï

ïî  x3/2 

Statement 1 : f has local maximum at x = – 1 and at x = 2.  is  continuous  for  all x  in R,  are 

Differential  Calculus  41 

(a)  p = - 3 , q =  1  (b)  p = 1 , q = 3  17.  Let  y  be  an  implicit  function  of  x  defined  by  x 2x  –  2x x  cot  y  – 
22 22 1= 0. Then  y¢(1)  equals 

(c)  p = 1 , q = -  3  (d)  p = 5 , q = 1  (2011)  (a)  1  (b)  log 2  (c)  –log 2  (d)  –1 
22 22 (2009) 

11.  Let f  :  (–1,  1) ® R  be  a  differentiable  function  with

f (0)  = –1  and f ¢(0) = 1, g(x) = [f (2f (x) +  2)] 2.   Then g¢(0)  18.  Suppose  the  cubic x 3  –  px  +  q  has  three  distinct  real  roots 
where  p  >  0  and  q  >  0.  Then  which  one  of  the  following 
=  holds? 
p  p 
(a)  4  (b)  –  4  (c)  0  (d)  –2  (a)  The  cubic  has  maxima  at  both  3  and  –  3 
p  p 
(2010)  (b)  The  cubic  has  minima  at  3  and  maxima  at  –  3 
12.  Let f : R ® R  be  a  positive  increasing function  p 
(c)  The  cubic  has  minima  at  –  3  and  maxima 
with  lim f (3x) = 1. Then lim  f (2x) =  p 
x®¥ f (x) x®¥ f (x) at  3 
p  p 
(a)  1  (b)  2/3  (c)  3/2  (d)  3  (2010)  (d)  The  cubic  has  minima  at  both  3  and  –  3 
(2008) 
13.  Let f : R ® R  be  defined  by 

ìk - 2x, if x £ -1 
f (x) = íî 2x + 3, if x > -1
If f has a local minimum at x = –1, then a possible value of

k  is 

(a)  1  (b)  0  (c)  –1/2  (d)  –1  ïì( 1 
í x - 1 
(2010)  19.  Let  f ( x ) = x - 1) sin if x ¹ 1 

14.  Let f : R ® R  be  a continuous  function  defined  by  îï  0 if x = 1 

1  Then  which  one  of the  following  is  true? 
+ 2 e - x
f (x) = ex .  (a)  f  is differentiable at x = 1 but not at  x  =  0 

(b)  f  is neither differentiable at  x  = 0 nor at  x  =  1 

Statement­1 : f  (c) =  1/3, for some c Î R.  (c)  f  is differentiable at x  = 0 and at x = 1 

Statement­2 :  0 < f (x) £ 1  , for all x ΠR.  (d)  f  is differentiable at x = 0 but not at  x  =  1 
22
(2008) 

(a)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is a 

correct  explanation  of  Statement­1.  20.  How many real solutions  does the  equation 

(b)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  true;  Statement­2  is  x 7  + 14x 5  + 16x 3  + 30x –  560 = 0   have? 

not  a  correct  explanation  for  Statement­1.  (a)  5  (b)  7 

(c)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  false.  (c)  1  (d)  3  (2008) 

(d)  Statement­1  is  false,  Statement­2  is  true.  (2010) 

21.  If p and q are positive real numbers such that p 2 + q 2 = 1, then 

15.  Let  f  (x)  =  x|x|  and  g(x)  =  sin  x.  the  maximum  value  of  (p  +  q)  is 

Statement­1  :  gof  is  differentiable  at  x  =  0  and  its  1  1 
2  (b)  2 
derivative is continuous  at  that point.  (a)  (d)  2. 

Statement­2  :  gof  is  twice differentiable  at x  = 0.  (c)  2  (2007) 

(a)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  true;  Statement­2  is  22.  The  function  f  :  R  –  {0} ®  R  given  by 

not  a  correct  explanation  for  Statement­1. 

(b)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  false.  f ( x ) = 1x - 2 
e2 x  - 1 
(c)  Statement­1  is  false,  Statement­2  is  true. 

(d)  Statement­1 is true; Statement­2 is true; Statement­2 is a  can be made  continuous at  x  = 0 by defining  f (0)  as 

correct  explanation  for  Statement­1.  (2009)  (a)  0  (b)  1 

16.  Given P(x)  =  x 4  +  ax 3  +  bx 2  +  cx  +  d  such that  x = 0 is the only  (c)  2  (d)  –1.  (2007) 

real root  of P¢(x) = 0.  If P(–1) < P(1), then  in  the interval  [–1,  1]  :  23.  Let  f  :  R ®  R  be  a  function  defined  by 
(a)  P(–1)  is  not  minimum  but  P(1)  is  the  maximum  of P 
(b)  P(–1) is the  minimum but P(1) is  not the  maximum of P  f (x) =  min {x  + 1 ,  |x| +  1}.  Then  which  of  the following  is 
(c)  neither P(–1) is  the minimum  nor P(1)  is  the  maximum 
true ? 
of  P 
(d)  P(–1)  is  the  minimum  and  P(1)  is  the  maximum  of  P  (a)  f (x)  is  differentiable  everywhere 

(b)  f (x) is not differentiable  at  x  = 0 

(c)  f (x) ³  1  for all  x Π R 

(2009)  (d)  f (x) is not differentiable  at  x  =  1.  (2007)

42  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

24.  The  function  f (x)  =  tan –1  (sin  x  +  cos  x)  is  an  increasing  33.  Let a and b  be  the  distinct  roots  of  ax 2  +  bx  +  c  = 0,  then 

function  in  1- cos(ax2  + bx + c ) 
( x - a ) 2 
çæè 0, p ÷öø  çèæ - p , p ÷øö  lim  is  equal  to 
2 2 2
(a)  (b)  x ®a

çæè p , p ÷öø  çèæ - p , p ÷öø .  (a)  0  (b)  a2  (a - b ) 2 
4 2 2 4 2 
(c)  (d)  (2007) 
-a2  (a - b )2 . 
25.  A value of c for which conclusion of Mean Value Theorem  (c)  1 (a - b ) 2  (d)  2  (2005) 
2

holds for the function f (x) = log e x  on the interval  [1, 3] is  34.  The  normal  to  the  curve  x  =  a(cosq  + q sinq), 

(a)  log 3 e  (b)  log e 3  y  =  a(sinq  – qcosq)  at  any  point q  is  such  that 

(c)  2 log 3 e  (d)  12  loge 3.  (2007)  (a)  it makes  angle  p + q  with  x­axis 
2

26  If  x m  ∙  y n  =  (x  +  y)m    +  n ,  then  dy/dx  is  (b)  it  passes  through  the  origin 

x + y  (c)  it  is  at  a  constant  distance  from  the  origin 
(b)  xy
y  ( ) (d)  it  passes through
(a)  x  a p , - a .  (2005) 
(d)  y  .  2 

(c)  xy  (2006)  35.  If  f  is  a  real­valued  differentiable  function  satisfying 

| f ( x) - f ( y) | £ ( x - y)2 , x,  y Π R  and  f (0)  =  0,  then  f (1) 

27.  A triangular park is enclosed on two sides by a fence and on  equals 
the third side by a  straight river bank. The  two sides having 
fence are  of same  length x. The  maximum area  enclosed by  (a)  1  (b)  2  (c)  0  (d)  –  1. 
the  park  is 
(2005) 

36.  Let f  be the differentiable for "  x. If f (1) = –2 and f ¢(x) ³ 2 

(a)  3 x 2  x 3  for  [1,  6],  then 
2  (b) 
(a)  f (6) < 8  (b)  f (6) ³  8 
(c)  1 x 2  8 
2  (d) px2  .  (2006)  (c)  f (6) = 5  (d)  f (6) <  5.  (2005) 

28.  The  set  of  points  where  f (x ) = x  is  differentiable,  is  37.  Suppose  f (x)  is  differentiable  at  x  =  1  and 
1+ | x | 
lim 1  f (1 + h ) =  5,  then  f ¢(1)  equals 
(a)  (– ¥,  0) È  (0, ¥)  (b)  (– ¥,  –1) È  (–1, ¥)  h ®0 h
(a)  4  (b)  3  (c)  6  (d)  5.  (2005) 

(c)  (– ¥, ¥)  (d)  (0, ¥).  (2006)  38.  Area of the greatest rectangle that can be inscribed in the ellipse 

29.  Angle  between  the  tangents  to  the  curve  y  =  x 2  –  5x  +  6  at  x 2  + y 2  =  1  is 
a2 b2 
the  points  (2,  0)  and  (3,  0)  is 

(a) p/2  (b) p/3  (c) p/6  (c) p/4.  (a)  ab  (b)  2ab  (c)  a/b  (d)  ab 

(2006)  (2005) 

30.  The  function  g(x ) = x + 2  has  a  local  minimum  at  39.  If  2a  +  3b  +  6c  =  0,  then  at  least  one  root  of  the  equation 
2  x ax2   +  bx  +  c  =  0  lies  in  the  interval 
(a)  (2,  3)  (b)  (1,  2)  (c)  (0,  1)  (d)  (1,  3). 
(a)  x =  2  (b)  x =  –2  (2004) 

(c)  x =  0  (d)  x =  1.  (2006) 

3x2  + 9x +17  40.  A function y = f (x) has a second order derivative f ¢¢(x) = 6(x 
31.  If  x  is  real,  the  maximum  value  of  3x2  + 9x + 7  is 
– 1). If its graph  passes through the point (2,  1)  and  at  that 

(a)  1/4  (b)  41  (c)  1  (d)  17/7.  point the  tangent to the graph  is y =  3x –  5, then  the function 

(2006)  is 

(a)  (x  +  1)3   (b)  (x  –  1)3  

32.  A  spherical iron ball 10  cm  in radius  is  coated  with  a  layer  (c)  (x  –  1)2   (d)  (x  +  1) 2.   (2004) 

of ice of uniform thickness that melts at a rate of 50 cm3 /  min.  41.  Let  f (x ) = 14- xt-anp x  ,  x ¹  p4 , x Î ëêé0,  p2 ùúû . 

When  the  thickness  of ice  is  5  cm,  then  the rate  at  which  the 

thickness  of  ice  decreases,    is  ( )f p p 
2 4 
(a)  1  cm/min  (b)  1  cm/min  (x )  is  continuous  in  êëé0,  úùû ,  then f is 
18p  36p 

(c)  5  cm/min  (d)  1  cm/min.  (2005)  (a)  - 12  (b)  1  (c)  1  (d)  –1. 
6p  54p  2  (2004)

Differential  Calculus  43 

lim çèæ1 + a + b  ö÷ø 2 x  = e 2 ,  51.  If 2a + 3b + 6c = 0 (a, b, c Π R) then the quadratic equation 
x  x 2 
42.  If  x ®¥ then  the values  of  a  and b, are  ax 2  +  bx  +  c  =  0  has 

(a)  a Π R,  b  =  2  (b)  a  =  1,  b Π R  (a)  At  least  one  in  (0,  1) 

(c)  a Π R,  b Î R(d)  a  =  1  and  b  =  2.  (b)  At  least  one  root  in  [2,  3] 

(2004)  (c)  At  least  one  root  in  [4,  5] 

43.  Let  f  (a)  =  g(a)  =  k  and  their  n th  derivatives  (d)  none  of  these  (2002) 
f  n  (a),  gn   (a)  exist  and  are  not  equal  for  some  n.  Further  if 
52.  Let  f (2) =  4 and  f ¢(2) = 4  then  lim  x f (2) - 2 f ( x )  equals 

lim f (a)g(x) - f (a) - g(a) f (x) + g(a )  = 4,  x ® 2  x - 2 
g(x) -  f (x) 
x®a  (a)  2  (b)  – 2 

then  the  value  of  k  is  (c)  – 4  (d)  3.  (2002) 

(a)  2  (b)  1  1 

(c)  0  (d)  4.  (2003)  53.  lim  æ x2  + 5x + 3 ö x 

x ®¥ çè x2  + x + 3 ø÷

44. lim  [1 - tan(x / 2)][1 - sin x ]  is  (a)  e 4  (b)  e2  
x ®p/ 2 [1 + tan( x / 2)] [p - 2x]3   (d)  1. 
(c)  e3   (2002) 

(a)  0  (b)  1/32  (c) ¥  (d)  1/8.  54.  If f (x + y) =  f (x) × f (y) "  x,  y and  f (5) = 2, f ¢(0) = 3, then 
(2003) 
f ¢(5)  is 

45.  The  value  of  (a)  0  (b)  1 

(c)  6  (d)  2.  (2002) 

lim 1 + 24 + 34 + .... + n4 -  lim 1 + 23 + 33 + .... + n3   is  1 - cos 2 x 
n5 n5 
n®¥ n ® ¥ 55.  lim  is 

(a)  zero  (b)  1/4  (c)  1/5  (d)  1/30.  x ® 0  2 x

(2003)  (a)  1  (b)  –1 
(d)  does  not  exist. 
46.  The real number x when added to its inverse gives the minimum  (c)  0  (2002) 

value  of  the  sum  at  x  equal  to  56.  The  maximum  distance  from  origin  of  a  point  on  the  curve 

(a)  1  (b)  –1  (c)  –2  (d)  2.  sin èæ at ö
b ø 
(2003)  x  =  a sint  –  b

47.  If  f (x ) = ïì -çæ |1x| +1x  ø÷ö , x ¹ 0 ,  then  f  (x)  is  y = a cost - b cos æ abt øö ,  both  a,  b  >  0  is 
í è
xe è

îï  0 , x = 0  (a)  a  –  b  (b)  a +  b 

(a)  continuous  for  all  x,  but  not  differentiable  at  x  =  0 

(b)  neither  differentiable  not  continuous  at  x  =  0  (c)  a2 + b2  (d)  a2 - b2 .  (2002) 

(c)  discontinuous  everywhere  f ( x ) -1 

(d)  continuous  as  well  as  differentiable  for  all x.  57.  If  f (1)  =  1,  f ¢(  1)  =  2,  then  Lt  is 
x ®1  x - 1 
(2003) 
(a)  2  (b)  4 

48.  If the function f (x) = 2x 3  – 9ax 2  + 12a 2 x + 1, where a > 0,  (c)  1  (d)  1/2. 

attains  its  maximum  and  minumum  at  p  and  q  respectively  (2002) 

such  that  p 2  =  q,  then  a  equals  58.  f (x)  and  g (x)  are  two  differentiable  function  on  [0,  2]  such 

(a)  1  (b)  2  (c)  1/2  (d)  3.  t h a t  f ¢¢(x) - g¢¢ (x ) = 0, f ¢(1) = 2g¢(1) = 4  ,  f (2) = 3g(2) = 9 

(2003)  then  f (x)–  g(x) at  x  =  3/2  is 

49.  If  f  (x)  =  x n,   then  the  value  of  (a)  0  (b)  2 

.... + (-1)nn! f n (1)  (c)  10  (d)  5. 

f (1) - f ¢(1) + f ¢¢(1) - f ¢¢¢(1) + is  (2002) 
1! 2! 3!
59.  f  is  defined  in  [–5,  5]  as 
(a)  2 n – 1  (b)  0  (d)  2 n . 
(c)  1  ìx,  if x is rational and 
f (x ) = îí -x,  if x is rational. Then 
(2003)  (a)  f(x)  is  continuous  at  every x,  except  x  =  0 

50.  If  lim log(3 + x) - log(3 - x ) = k ,  the  value  of  k  is 
x
x ®0  (b)  f(x)  is  discontinuous  at  every  x,  except  x  = 0 

(a)  –1/3  (b)  2/3  (c)  –2/3  (d)  0.  (c)  f(x)  is  continuous  everywhere 

(2003)  (d)  f(x)  is  discontinuous  everywhere.  (2002)

44  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

60.  lim  log xn  - [ x ]  ,  n ΠN , ([x] denotes greatest integer less than  61.  If  y = ( x + 1 + x 2 )n , then  (1 + x 2 ) d 2 y +  x ddyx   is 
d x 2 
x ®0  [ x]  (a)  n2 y   
(c)  –y 
or  equal  to  x)  (b)  –n2 y   
(d)  2x 2y  . 
(a)  has value  – 1  (b)  has  value  0  (2002) 

(c)  has  value  1  (d)  does  not  exist  (2002) 

Answer  Key 

1.  (c)  2.  (b)  3.  (d)  4.  (a)  5.  (c)  6.  (a) 
7.  (a)  8.  (b)  9.  (c)  10.  (a)  11.  (b)  12.  (a) 
13.  (d)  14.  (a)  15.  (b)  16.  (a)  17.  (d)  18.  (b) 
19.  (b)  20.  (c)  21.  (c)  22.  (b)  23.  (a)  24.  (d) 
25.  (c)  26.  (a)  27.  (c)  28.  (c)  29.  (a)  30.  (a) 
31.  (b)  32.  (a)  33.  (b)  34.  (a), (c)  35.  (c)  36.  (b) 
37.  (d)  38.  (b)  39.  (c)  40.  (b)  41.  (a)  42.  (b) 
44.  (b) 
43.  (d)  50.  (b)  45.  (c)  46.  (a)  47.  (a)  48.  (b) 
49.  (b)  56.  (a)  51.  (a)  52.  (c)  53.  (d)  54.  (c) 
55.  (a)  57.  (a)  58.  (d)  59.  (b)  60.  (d) 
61.  (a)

Differential  Calculus  45 

1.  (c)  :  lim (1 - c os2x)(3 + c os x)  Þ f ¢ (x) = 1 + 2bx + a
x( t a n 4 x) x
x ®0  [Given] 
f ¢(– 1) = 0 and f¢(2) = 0 
= lim 1 - cos2 x (3 + cosx) 
x ® 0 x2  æ tan4x ö Þ - 1 - 2b + a = 0  Þ b = - 1 
× èç x ÷ø  4

= æ 2sin 2 x ö æxö (3 + c o s x )  and 1 + 4b + a = 0  Þ a = 1 
xli®m0 çè x2  ø÷ × èç tan4x ÷ø 22

= 2 ´ 1  ´ 4 =  2  f ¢¢(x) = - 1 + 2b = - 1 - 1 = - æ 1 + 21 ø÷ö < 0 
4 x2 x2 2 çè x2 

for all  x Π R – {0}

2.  (b) :  dP = 100 - 12 x Þ  f  has a local maximum at  x = – 1,  x  = 2
dx
\  Statement 1 : f has local maxima at x = –1, x = 2

Integrating, we  have,  dP = (100 - 12 x )dx \  Statem ent  2  :  a = 1 , b = - 1 
2 4
P = 100x - 12 × 2 × x3/ 2  + l 
3 7.  (a)  :  dv = - 72p m3  / min, v0  = 4500p 
dt
P = 100x - 8x3 / 2  + l 

P(0) = 2000 = l. \ l = 2000  v = 4 pr3 \ dv = 4 p ´ 3r  2 ´ dr
P(25) =100 × 25  – 8 × 25 3/2  + 2000 =  3500.  3 dt 3 dt

3.  (d) : y = sec (tan –1 x)  + 49 ∙ dv
dt 
dy = sec(tan-1x) × t a n ( t a n -1 x ) × 1  After  49 min,  v  =  v 0  = 4500p  – 49 × 72p 
dx +  x2 
1 = 4500p  – 3528p = 972p 

dy = 2 × 1 × 1 =  1  Þ 972 p = 4 pr3 Þ r 3  = 243 ×  3 = 3 6 Þ  r  =  9 
dx x =1  2  2 3

4.  (a) : f(x) = |x – 2| + |x – 5|  \ - 72p = 4p ´ 81 ´ dr Þ dr = - 18 = -  2 
dt dt 81 9
ì7 - 2x, x < 2 
ï 2 
Þ f (x) = í 3, 2 £ x £ 5  Thus, radius decreases at a rate of  9 m/min 

ïî 2x - 7, x > 5

Statement­1 : f ¢(4) =  0. True  d 2 x d æ dx ö d íìîïïèæç dy ö -1 ïü
dy2 dy èç dy ø÷  dy dx ø÷ ý
8.  (b) :  = = ïþ 

Statement­2  :  f  is  continuous  in  [2,  5],  differentiable  in  ìíïïîèçæ ö -1 üï ö-2 d 2 y ö -1 
(2, 5) and  f(2) = f(5). True  ÷ø ý× ÷ø dx 2 ÷ø 
þï 
But Statement 2 is not a correct explanation for  statement 1.  = d dy dx = - æ dy × æ dy
dx dx dy çè dx çè dx

5.  (c) : f :  R ®  R,  f (x) = [x] cos èçæ 2 x- 1 ÷öø p ö-3  d2 y
2 ÷ø  dx2
= - æ dy
èç dx

= [x] cos æçè px - p ö px  9.  (c) : Let  x = 2 +  h 
2 ø÷ =  [x] sin

Let  n be an integer.  lim 1 - cos 2h =  lim |sin h| 
h®0 h h®0  h

lim f (x) = 0, lim f (x) = 0 RHL  =  1,  LHL  =  –1.  Thus  limit  doesn’t  exist. 
x®n+ x®n-

\  f(n) = 0 ì sin(p + 1)x + sin x , x < 0 
ï x = 0 
Þ  f(x) is continuous  for  every  real  x.  ïï x
í q, x>0
10.  (a) :  f (x) =

6.  (a) : f(x) = ln|x| +  bx 2  +  ax, x ¹  0 has extreme values at  ï x + x2  - x,
x  =  –  1,  x  =  2.  ï x 3/ 2 
îï

46  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

lim f ( x ) =  1  Then  H (x ) = ì- sin x2 , x < 0 
2 îí sin x2 , x ³ 0 
x ® 0 +

Again,  lim f (x) = sin(p + 1) + sin x = p + 2 H (0 - h) - H (0) 
x ® 0 - x LH ¢(0) = lim 
h ®0 - - h
Now, p + 2 = q =  1/2

\  p = –3/2, q  = 1/2.  = lim  - sin h2  = lim × sin h 2  × h = 1× 0 = 0 
h ®0 - h ® 0- 
11.  (b) :  g(x) = {f  (2f  (x) + 2} 2  - h h2 

We have  on differentiation  with  respect  to x,  RH ¢ (0) = lim  H (0 + h) - H (0) 
g¢(x) = 2f  (2f (x) + 2) ∙ f ¢(2f (x) + 2) ∙ 2f ¢(x)  h ®0 +
h

Let  x  =  0  =  lim  sin h 2  - 0  = lim  æ sin h 2 ö
g¢(0) = 2f  (2f (0) + 2) ∙ f ¢(2f  (0) + 2) ∙ 2f ¢(0)  h ®0 + h çè h2  ÷ø h 
h ® 0 +

= 2f  (0) ∙ f ¢(0) ∙ 2f ¢(0) = (–2)(1)(2) = – 4.  =  1  ∙  0  =  0 

12.  (a) : As f is a positive increasing  function, we  have  Thus  H(x) is differentiable at  x  = 0 

f (x) < f (2x) < f  (3x)  ì-2x cos x2 , x < 0 
, x = 0 
Dividing by f  (x) leads to 1  < f (2x) <  f (3x)  Also H ¢(x) = ï 0 , x > 0 
f (x) f (x) í

As  lim f (3x) = 1, we have by  Squeez  theorem  ïî  2x cos x2 
x®¥ f (x)
H¢(x)  is  continuous  at  x  =  0  for 

H¢(0) = LH¢(0) =  RH¢(0) 

or  Sandwich  theorem,  lim f (2x) = 1.  Again H ¢¢(x ) = ì -2 cos x2 + 4x2 sin x2  , x < 0 
x®¥ f (x) í
î  2 cos x2 - 4x2 sin x2  , x ³ 0 
13.  (d) :  lim f (x) = 1
LH¢¢(0)  =  –2  and  RH¢¢(0)  =  2 
x ®1+ 
Thus H(x) is NOT twice differentiable at  x  = 0 
As f  (–1) =  k + 2 

As f  has a local miminum at x = –1  16.  (a) : P(x) = x 4  + ax 3 + bx 2  + cx + d 
P¢(x) = 4x 3  + 3ax 2  + 2bx  +  c 
f (–1 +)  ³ f  (–1) ³ f  (–1 – ) Þ  1 ³ k  + 2 P¢(0) = 0 Þ  c  = 0 
Also P¢(x) =  x(4x 2  + 3ax  + 2b) 
Þ  k + 2 £ 1. \ k £  –1  As P¢(x)  =  0  has  no  real  roots  except 

Thus  k  =  –1  is  a  possible  value. 

14.  (a) : Using A.M.­G.M. inequality, 

ex + 2 e-x ³ ex × 2 e-x .  Thus, ex + 2e-x ³  2 2 x  = 0, we have 
2 D of  4x 2  +  3ax  +  2b  is  less than  zero 
i.e., (3a)2   – 4 ∙ 4 ∙ 2b  <  0 
Then  ex 1 £ 1  then 4x 2  + 3ax  + 2b  > 0 "  x Π R 
+ 2 e - x 2 2  (If a > 0, b2   – 4ac < 0 then ax2   + bx + c > 0 " x ΠR) 
So P¢(x) < 0 if x Π[–1, 0)  i.e., decreasing 
1  and P¢(x) > 0 if x Π (0, 1]  i.e., increasing 
As  ex + 2e-x is always positive, we have 

0 < ex 1 £ 1 
+ 2 e - x 2 2 
Max. of  P(x) =  P(1) 

Observe that  f  (0) = 1/3. Thus such that  But minimum of P(x) doesn’t occur at  x  = –1,  i.e., P(–1)  is 
not  the  minimum. 
f  (c)  =  1/3. 
Using extreme­value theorem, we can say that as f is continuous,  17.  (d) : x2 x  – 2x x  cot  y  – 1  = 0  .....(i) 
f  will attain a  value  1/3  at some  point. Here  we are  able to 
identify the  point  as  well.  At x  = 1 we have 

1 – 2 cot  y  – 1 = 0

15.  (b) : gof (x) = g(f (x)) = sin(x|x|)  Þ  cot  y  = 0 \  y = p/2 

ì- sin x2 , x < 0  Differentiating (i) w.r.t.  x, we have 
= íî sin x2 , x ³ 0 
Let  the composite  function  gof (x)  be  denoted  by H(x).  2x2x (1 + ln x) - 2[x x (- cosec2  y) dy  + cot y × x x (1 + ln x )] =  0 
dx

At P(1, p/2) we  have

Differential  Calculus  47

2(1 + ln1) - 2[1(-1) ( ) dy + 0] = 0  By using A.M ³ G.M.,  p2 + q 2  ³  pq Þ  pq £ 1 
dx 2  2 


( ) dy (p + q)2   =  p 2  +  q2   +  2pq Þ  ( p + q) £  2. 

Þ 2+ 2 dx = 0  f (0) = xli ®m0  êéë 1x - 2  ù
e2 x  - 1 úû 
P  22.  (b) : 

( ) \ dy = - 1  = xli ®m0 ex2 (x e-2 1x  - 2x  çèæ 00  form ÷øö
dx - 1) 


18.  (b) : Denote x 3  –  px  +  q  by f  (x) 

i.e.  f  (x) =  x3   – px  +  q  By  using  L’  Hospital  rule 

Now for expression,  f ¢(x) =  0, i.e.  3x 2  –  p  =  0  f (0) = lim 2e 2 x  - 2 çæè 0  form ÷öø
x ®0 ( - 1) + 2 xe2 x  0 
p p  e2 x
x = -  ,
Again use L’ Hospital rule 
3 3 
f ¢¢(x) = 6x  4 e 2 x 
4e2 x + 4 xe2 x 
æ p ö æ p ö f (0) = lim = 1. 
èç 3 ÷ø èç 3 ø÷ 
f ¢¢ - < 0  Þ  f ¢¢ > 0  x ®0 

23.  (a) : f (x) = min {x + 1, |x| + 1}

p 3p  . Þ f (x) = x + 1, x ΠR 
Thus maxima at  -  3  and minima at 
Hence f (x) is differentiable for all  x Î R. 

19.  (b) :  By definition  1 
x + cos
f (1 + h) - f (1)  24.  (d) :  f ¢( x) = 1 + (sin x ) 2 .(cos x - sin x ) 

f ¢ (1) = lim h ,  if the limit exists.

h ®0  cos x - sin x 
2 + sin 2 x
f (1+ h) -  f (1)  f ¢( x ) =

\  lim  h If f ¢(x) > 0 then  f (x) is increasing function 

h ®0 

(1 + h -1) sin 1  - 0  p p4 ,cos
2
(1+ h -1)  1  For  - < x < x > sin x

= lim =  lim sin 
h®0 h h ®0  h
çæè - p , p ÷öø . 
As  the  limit  dosen’t  exist, Hence y =  f (x)  is  increasing in  2 4

\it  is  not  diffentiable  at  x  =  1  25.  (c) : By LMVT, 

Again  f ¢ (0) = lim  f (h) - f (0)  , if  the limit  exists f (b) - f (a) f (3) - f (1) 
b - a 3 - 1 
h ®0  h f ¢(c ) = =

( h - 1) sin 1 1 - sin1  f ¢(c) = loge 3 - loge 1 = 21  loge 3 
lim  2
\  lim f (h) - f ( 0)  =  h -

h®0 h h ®0  h 1 1 1 
c 2 2 log 3 e
But  this  limit  dosen’t  exis t.  Hence  it  is  not  differentiable  at  Þ  = loge 3 = \  c  =  2  log3   e. 
x  =  0. 
26.  (a)  :  x m  ×  y n  =  (x  +  y)m    +  n 
20.  (c) :  Let  f  (x) =  x7   + 14x5   + 16x3   + 30x  – 560 Taking  log  both  sides  we  get 

\ f ¢(x) = 7x 6  + 70x4   + 48x2   + 30 m  log  x  +  n  log  y  =  (m  +  n)  log(x  +  y) 

Þ f ¢(x) > 0 "  x ΠR  Differentiating  w.r.t.  x  we  get 

i.e. f  (x) is an strictly increasing  function.  m + n dy = m+ n  çèæ1 + dy ö
x y dx x+ y dx ÷ø 
so it can have at the most one solution. It can be shown that 
it has  exactly one  solution.  Þ dy æ n - m+ n ö = m + n - m 
21.  (c) : Let p = cos q, q = sin q  dx çè y x+ y ø÷  x + y x
0 £ q £ p/2 
p + q = cos q + sin q Þ dy æ nx + ny - my - ny ö = mx + nx - mx - my 
Þ maximum value of  (p +  q) =  2  dx èç y(x + y) ø÷  x( x + y) 
Second  method 
Þ dy = æ nx - my ö y = y Þ dy = y . 
dx çè nx - my ø÷ x x dx x

48  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

27.  (c) :  AT =  x sin a  K  =  b2   –  4ac  =  –123 

BT  =  x  cos a  A i.e.,  solve  –3y 2  +  126  +  y  –  123 ³  0

Area  of  triangle  Þ  3y2   –  126y  +  123 £ 0

ABC  =  1  base × height  Þ  y2   –  42y  +  41 £  0

Þ  (y  –  1)(y  –  42) £  0

=  12  (2BT )( AT )  Þ  1 £  y £  42

= 1 (2 x2 cos a sin a )  a  Þ  maximum  value  of  y  is  42 
2  B 
C  32.  (a)  :  v = 4 p( y + 10)3    where  y  is  thickness  of  ice 

1 x2 1 x 2  as 
=  2 sin 2a £ 2  - 1 £ sin 2a £ 1 

\ Maximum are of  DABC =  1 x2  10 


28.  (c)  :  Given  f ( x )  = x 
1+ | x | 
10 + y 

Þ f ( x )  = ïì1 -x x , x  < 0  Þ dv  = 4p(10 + y ) 2  dy 
í x ³ 0  dt dt
ï x  ,

î 1 + x çèæ dy ö 50  ( ) as  dv = 50 cm3 / min. 
dt ø÷at  4p(15) 2  dt
ì 1  =
ïï - x ) 2 
, x  < 0  y  = 5 
x ³ 0 
Þ f ¢( x )  = í (1 = 1  cm/min. 
ï 18p 
1  ,
ïî (1 + x) 2  33.  (b)  :  As a is  root  of  ax2   +  bx  +  c  =  0
\  aa 2  +  ba  +  c  =  0.    Now 
f ¢ (x)  is  finite  quantity  " x ΠR

\ f ¢ (x)  is  differentiable  " x Î (-¥,¥ )  lim  1 - cos(ax2  + bx + c ) 
( x - a ) 2 
x ® a

29.  (a) : Given equation  y = x2   – 5x +  6, given points (2,  0), (3,  2 sin 2 çèæ ax2  + bx + c ÷øö
0)  2 

\ dy  = 2x - 5  = lim  ( x - a ) 2 
dx
x ® a

2sin 2 êéë a (x - a )( x - b) ù a2 b ) 2 
2 úû
say  m1   = æ dy ö = 4 - 5 = -1  = lim  ´ ( x -
èç dx ø÷ x =2 
x ®a a2  é ( x - a )2 ( x - b ) 2 ù 4 
ê 4  ú
y = 0  êë ûú 

and  m2 = æ ddxy øö÷ at  x =3 = 6 - 5 = 1  é sin æçè a ( x - a)( x - b ) ö ù 2 
çè ê 2  ÷ø ú
y = 0  ê ú
a2 ( x - b) 2 
since  m 1m  2   =  –1 = lim  ´

Þ  tangents are  at  right  angle  i.e.  p  x ® a ê a( x - a)( x - b) ú 2 
2
êë 2  úû 

30.  (a)  :  Let  g( x ) = x  + 2  = 1 ´ a2  (a - b )2 . 
2  x 2 

\  g¢( x ) = 1 -  2  34.  (a), (c)  :  dy = dy  × d q = tan q = slope of tangent 
2  x2  dx dq dx

for  maxima  and  minima  g¢(x)  =  0 Þ  x  =  ±  2  \  Slope  of  normal  to  the  curve  =  –  cotq 

g¢¢( x) = 4  > 0 for x  = 2  =  tan  (90  + q). 
x3 
Again  Now  equation  of  normal  to  the  curve

<  0  for  x  =  –2 \  x  =  2  is  point  of  minima  [ y - a(sin q - qcosq ) ] 

31.  (b)  :  For  the  range  of  the  expression  = - cos q ( x - a(cosq + asin q))
sin q 
3x2 + 9x + 17  ax2  + bx + c 
3x2 + 9x + 7  = y  = px2  + qx + r ,  Þ xcos q + y sinq =  a(1) 

Now  distance  from  (0,  0)  to  x  cosq  +  y  sinq  =  a  is 

[find  the  solution  of  the  inequality  (0 + 0 - a) 
distance (d) =  1 
A  y 2  +  B  y  +  K ³  0]  \  distance  is  constant =  a.

where A  =  q 2  –  4pr  =  –3,  B  =  4ar  +  4PC  –  2bq  =  126 

Differential  Calculus  49 

35.  (c)  :  Given  f ( x) - f ( y) £ ( x - y) 2  2a + 3b + 6 c
=  6 
lim f ( x) - f ( y )  £ lim  x - y  =  0 given  2a  +  3b  +  6c  =  0
x®y x - y
x® y  \  x  =  0  and  x  =  1  are  roots  of 

Þ f ¢(x) £  0 , f  (x)  =  0 ( f ¢(x) < 0, not possible )  f (x)  =  ax3 + bx 2  + cx =  0
3 2 
Þ f ( x)  =  k (by  integration)
\ at least one root of the equation  ax2    +  bx +  c = 0  lies  in 

Þ f (x)  =  0  Q  f (0) = 0  (0,  1) 

40.  (b)  :  Given  f ² (x)  =  6(x  –  1)

Þ f ( x) (" x Î R) = 0  \  f (1)  =  0.  6(x - 1) 2 

36.  (b)  :  Let  if  possible  f ¢(x)  =  2  for Þ  f ¢ (x) =  2  +  c
Þ f (x)  =  2x +  c  (Integrating  both  side  w.r.t.  x)
\ f (1) =  2 +  c,  –2  =  2  +  c Þ  3 =  3 +  c éQ  f (x) = y = 3x + 5 ù
Þ c  =  – 4 \  f (x)  =  2x  –  4
\ f (6)  =  2 ×  6  –  4  =  8 \ f (6) ³  8.  Þ  c  =  0  ê f ¢(x) = 3 " x ÎRúû
so  f ¢ (x)  =  3(x  –  1)2  ë

37.  (d)  : As  f (x)  is  differenatiable  at  x  =  1  Þ  f (x)  =  (x  –  1) 3  +  c 1  as  curve  passes  through  (2,  1)
Þ  1  =  (2  –  1) 3  +  c 1 Þ  c1   =  0
\  f (x) =  (x  –  1)3   

5 =  lim  f (1 + h )  assumes  0/0  form  41.  (a)  :  Lt  1 - tan x  putting  4x  – p  =  t
h x ® p/4  4 x - p 
h ®0 

5 = lim  f ¢(1)  \  f ¢(1)  =  5.  \  Lt  (1 - tan x) ´ (1 + tan x ) 
h ®0  1 

38.  (b)  :  Any  point  on  the  ellipse  x ® p/4  + tan x) éëê -4 çæè p- x ö ù
4  ÷ø ûú 
x 2  y 2  2x  (1
a2 b2  2y 
+ =  1 

is  (acosq,  bsinq)  so  the  area  of  tan æ p- x ö ´ (1 + tan x ) 
èç 4  ø÷
rectangle inscribed  in the  ellipse  is  Lt  - =  –1/2 

given  by  x ® p/4  4 èçæ p - x ö
4  ÷ø 
A  =  (2acosq)  (2bsinq) 

\ A = 2absin 2q Þ dA = 4ab cos 2 q 42.  (b)  :  e 2  =  çæè1 + a+ b  ö2 x  (1¥  form) 
d q  x  x2  ÷ø 

Now  for  maximum    area 

dA = 0Þ q = p  and   æ d 2 A ö = -8ab sin 2 q Lt éê1+ a+ xb 2   -1ùúû ( 2 x ) 
d q 4  ç ÷ ë x 
è d q2  ø q e 2  =  e x ® ¥

= p / 4 

as  d 2 A < 0.  \  Area  is  maximum for q  = p/4. e 2  =  e 2a
dq2 
Þ  2a = 2 \  a  =  1  and  b Π R 
\  sides  of  rectangle  are  2a , 2 b 
2 2  Lt  f (a) g(x) - f (a) - g(a) f (x) + g (a ) 
g(x) -  f (x) 
43.  (d)  :  x ® a  =  4

Required  area  =  2ab. 

ax3 bx 2  Þ  Lt  f (a)[g(x) - f (x )]  Þ Lt  f (a)  =  4 
39.  (c)  :  Let  f (x)  =  + + cx =  4
x ® a  g(x) -  f (x)  x ® a
3 2 
Note : In such type of  problems we always consider f (x)  as  k  =  4 

the integration of L.H.S of the given  equation without constant. 

Here  integration  of  ax2    +  bx  +  c  is  ax3 bx 2  called  tan æ p - x ö (1 - sin x ) 
+ + cx çè 4 2 ÷ø
3 2 
it by f (x).  Now  use  the intervals  in f (x) if f (x)  satisfies  the  44.  (b)  :  Lt  æ p -42   x ÷öø (p
èç
x ®p/2  4. - 2 x) 2 

given  condition  then  at  least  one  root  of  the  equation  ax 2  + 

bx  +  c  =  0  must lies  in  that  interval.  æ p x ö cos çæè p- x ÷øö
çè 4 2 ÷ø 2 
ax3 bx 2  tan - 1 -
Now  f (x) =  + + cx
Lt  4. æçè p x ö (p - 2x) 2 
3 2  4 2 ÷ø
x ®p/2  -

f (0) =  0 and  f (1)  =  a + b  + c
3 2 

50  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

tan æ p - x ö 2 sin 2 çèæ p - x ö 1 ´  2  1  Þ  a2    =  2a Þ  a 2  –  2a  =  0
çè 4 2 ÷ø 4 2 ÷ø 4 16 =  32  Þ  a(a  –  2) =  0 Þ  a  =  0,  a  =  2 
Lt 
4. èçæ p x ö ö2  =  49.  (b)  :  f (x)  =  x n \  f (1)  =  1  =  n C 0
x ® p/2  4 2 ÷ø 4 2 çèæ p - 2 x ÷ø 
- 4 
\  f ¢ (x)  =  nx n –  1  so  –f ¢ (1)  =  –  n  =  – nC  1   

14 + 24 + 34 + ... + n 4  -  Lt  13 + 23 + ... + n3    f ² (x)  =  n(n  –  1)x n –  2  so  f ¢¢(1) =  n(n -1)  =  nC  2   
2! 2! 
45.  (c) :  Lt  n ® ¥ n5 
n5  f n (1)(- 1) n 
n ® ¥ f n (x)  =  n(n  –  1)  ...1 \  n!  =  (–1)n    n C n

=  Lt  n(n + 1)(2n + 1)(3n2  + 3n - 1)  - Lt  n2 (n + 1) 2 
30 × n5  4 ´ n5 
n ® ¥ n ® ¥ f ¢(1) + f ¢¢(1) -  f ¢¢¢(1)  (- 1)n f n (1) 
+  ...  + 
\  f (1)  –  1! 2! 3!  n!  = 

- 0 éëê Using  14    +  24    +  ....  +  n4    nC  0    –  nC  1    +  n C 2  ....+  (–1)n  C  n    ...(i) 
Now  (1  +  x) n  =  C0    +  C1  x    +  C2  x   2  +  ...  +  Cn  x   n 
n(n + 1)(2n + 1)(3n2  + 3n - 1) 
=  Putting  x  =  –1  in  both  side  of  (i)  we  get 

30  0  =  C0    –  C 1  +  C2    –  C3    +  ... 

=  n(n + 1)(6n3 + 9n2  + n - 1) ù log(3 + x) - log(3 - x ) 
ú
30  úû  50.  (b)  :  Lt  x =  k

6  x ® 0 
=  - 0 
log çèæ1 + x ö - log çèæ1 - x ö
30 3 ÷ø 3 ÷ø 

1  \  k  =  Lt 

x ® 0  x


46.  (a)  :  f (x) =  x +  1/x  log çèæ1 + x ö log çèæ1 - x ö
3 ÷ø 3 ÷ø
f ¢ (x)  =  1  –  1/x2    and  f ² (x)  =  2  k  =  Lt + Lt 
x 3  x ´3 x ® 0  - x ´ 3 
x®0

now  f ¢ (x) =  0 3 3 

Þ x  =  ±  1 \  f ²(1)  >  0 k =  1 + 1 =  2 

Þ  x  =  1  is  point  of  minima.  33 3

ì - æ | 1 |  + 1 ö 51.  (a)  :  Let  us  consider  f (x)  =  ax3 + bx2  +  cx
ïí x èç x 3 2 
47.  (a) :  Given  f (x)  =  e x ÷ø , x ¹ 0 
x = 0 
ïî 0 , \ f (0) =  0 and f (1) =  a + b +  c 
3 2 
Lt f (x) =  Lt  xe-2/ x  =  0 
...(A)  2a + 3b + 6 c
x ® 0+ x ® 0 + ...(B)  =  =  0  given. 

é - 1 + 1 ù 6 
x x úû As f (0) =  f (1) = 0 and f (x) is continuous and differentiable 
and  Lt f (x) =  Lt  eëê =  0 
x ® 0- x ® 0 -
also  in  [0,  1].

As  LHL  =  RHL  \  f (x)  is  continuous  at  x  =  0  \  By  Rolle’s  theorem  f ¢ (x)  =  0
x ® 0  x ® 0  Þ  ax2   + bx + c =  0  has  at  least one  root  in  the  interval  (0,  1). 

Again RHD  at  x  =  0  is 

- æ 1 + 1 ö 52.  (c)  :  Lt  xf (2) - 2 f (x) + 2 f (2) - 2 f (2) 
èç h h ÷ø x - 2 
(0 + h)e  - 0  x ® 2 

Lt  h =  0  Lt  (x - 2) f (2) - 2[ f (x) - f (2)] 
x ® 0 +
x ® 2  x - 2 
also  we  have  L.H.D  at  x  =  0 

h)e -èæç 1 - 1 ö =  lim  [f (2)  –  2  f ¢(x)] 
h h ÷ø
(0 - - 0  x® 2 

is  =  1  =  4 –  2  ×  4 =  –  4 
- h
x2 + 5x + 3 ö1/ x 
so  L.H.D ¹  R.H.D  at  x  =  0 53.  (d)  :  We  have  xl i®m¥ çèæ x2  + x + 3 ÷ø 

\  f (x)  is  non  differentiable  at  x  =  0 

48.  (b) : For maximum  and  minima  f ¢ (x)  =  0 æ1 + 5 + 3  1 / x 
Þ  6x2    –  18ax  +  12a2    =  0  and  f ² (x)  =  12x  –  18a 
f ¢ (x) = 0 ç ö
x 2  ÷
Þ  x  =  a,  2a and  f ² (a)  <  0  and  f ² (2a)  >  0  = lim ç x  ÷ = 10  = 1 
Now  p  =  a  and  q  =  2a  and  p2    =  q ç 1+ 3  ÷ø
x ®¥ 1 + x  x 2 

è

Differential  Calculus  51 

54.  (c) :  Given  f (x  +  y)  =  f (x)  f (y) 1 ´ 2  x 
f (x)  1 
\ f (0  +  0)  =  (f (0))2  Lt  ×  f ¢ (x) 
x ® 1 2
Þ  f (0) =  0 or  f (0)  =  1  but  f (0) ¹  0 

Lt  f (x + h) -  f ( x )  Lt  f (x) f (h) -  f (x )  2 ´1´ 2 
h h =  2 =  2 
Now  f ¢(x) =  h ® 0  =  h ® 0 

f ¢(x)  =  f (x)  Lt  f (h ) - 1  58.  (d) : As  f ¢¢ (x) –  g¢¢ (x)  =  0
h ® 0  h Þ  f ¢ (x) –  g¢(x) =  k 

\  f ¢(0) =  f (0)  Lt  f (h ) - 1  f ¢ (1)  –  g¢(1)  =  k \  k  =  2 
h
h ® 0  So  f ¢ (x) –  g¢(x) =  2

3  =  Lt  f (h ) - 1  (³  f (0)  =  1)  Þ  f (x)  –  g(x)  =  2x  +  k1   
h f (2)  –  g(2)  =  4  +  k1   
h ® 0  k1    =  2 

Now  f ¢(x)  =  f (x)  Lt  f (h ) - 1  So  f (x) –  g(x) =  2x  +  2
h ® 0  h
\  [ f (x) - g ( x)]  3  =  2 ´ 3  + 2  =  5 
\  f ¢(5)  =  f (5)  ×  3  =  2  ×  3  =  6  59.  (b)  2
x =


55.  (a)  :  Lt 2 sin2 x = Lt  sin x  = 1. 
x®0 x 2  x ®0  x 

56.  (a)  :  ì a sin t - at  x  60.  (d)  :  log xn  - [x ]  =  Lt n log  x  - 1 
Let  ï - b sin  = y  Lt  [ x ] 
x ® 0  [x]  x ® 0 

A(0,0),  B(x,  y)  =  í b cos at  =

ïa cos t which  does  not  exist  as  Lt  log x  does  not  exist 
îb x ® 0  [x] 

a2 (sin2 t + cos2 t) + b 2 æ sin 2 çèæ at ö 61.  (a)  :  y1   =  n ëêé x + 1 + x 2 ûùún -1 ëêêé1 + x  ù
ç b  ÷ø ú
è
1 + x2  ûú 

\  x2 +  y2  =  AB  =  + cos2 çæè at ö ö - 2ab cos çæè t - at ö é x 2  ù n  1 
b ÷ø ÷ b ÷ø êë úû 1 +  x 2 
ø  y1    =  n x + 1 + . 

=  a2 + b2  - 2ab cos a  (since  |cos a| £  1) y1    =  ny  æ y1   = dy ö
1 +  x 2  èç dx ÷ø
£  a2 + b2  - 2 ab =  a  –  b. 

57.  (a)  :  Lt  f (x ) - 1  (0/0  form)  Þ  y 12  (  1  +  x 2)    =  n2  y   2
Þ  y1  2  (  2x)  +  (1  +  x 2 )  (2y 1 y 2)    =  2yy1  n   2
x ®1  x - 1  Þ y 2(  1  +  x 2 )  +  xy1    =  n 2y 

52  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

CHAPTER  INTEGRAL CALCULUS

10 

1.  If ò f (x)dx = y(x) then ò x5 f (x3 ) dx is equal  to  x

6.  If  g(x) = ò cos 4t dt , then g(x  + p) equals 

1 x3y(x3 ) - 3 x3y(x3 ) dx + C 0 
3
ò (a)  (a) g(x) – g(p)  (b) g(x)∙g(p) 

1 x3y(x3) - x2y(x3 ) dx + C g( x )  (d) g(x) + g(p)  (2012) 
3 (c)  g(p )
ò (b) 

ò (c)  31 éëx3y(x3) - x3y(x3 ) dxûù + C 7.  The  area  bounded  between  the  parabolas  x 2  =  y  and
4

x2   =  9y  and the straight  line y  = 2 is 

(d)  ò 31 ëéx3y(x3) - x2y(x3 )d  xùû + C (2013)  (a)  20 2  (b)  10 2 


2.  The  intercepts  on x­axis  made  by  tangents  to  the  curve,  (c)  20 2  (d)  10 2  (2012) 

x

y = ò|  t | dt, x Î R , which are parallel to the line y = 2x, are 
0  8.  The population p(t) at time t of a certain mouse species satisfies 

equal  to 

(a)  ± 2  (b)  ± 3  (2013)  the differential equation  dp(t) = 0.5p(t) - 450 . If p(0) = 850, 
(c)  ± 4  (d)  ± 1  dt

then the  time at which  the  population becomes  zero is 

3.  The  area  (in  sq.  units)  bounded  by  the  curves  y =  x, (a)  1 ln 18  (b)  ln 18 
2y – x  + 3 = 0, x­axis and lying  in  the  first quadrant is  2 

(a)  36  (b)  18  (c)  27  (d)  9  (c)  2 ln 18  (d)  ln 9  (2012) 

9.  Let I be the purchase value of an equipment and V(t) be the 

(2013)  value  after  it  has  been  used  for t  years.  The  value V(t) 

4.  Statement­I : The  value  of  the integral  depreciates  at  a  rate  given  by  differential  equation 

p/3 dx is  equal  to p/6.  dV(t) = - k(T - t); where k > 0 is a constant and T is the total 
tanx dt
pò/ 6 1 +
life in years of the equipment. Then the scrap value V(T) of 
bb
the  equipment  is 
Statement­II :  ò f (x)dx =ò f (a + b - x)dx. (a)  I - k(T - t) 2 
aa
2 (b)  e –kT 
(a)  Statement­I  is  true,  Statement­II  is  true,  Statement­II  is 

not  a  correct  explanation  for  Statement­I.  (c)  T 2 -  I (d)  I -  kT 2  (2011) 
(b)  Statement­1  is  true,  Statement­II  is  false.  k 2

(c)  Statement­I  is  false,  Statement­II  is  true.  10.  If  dy = y + 3 > 0 and y(0) = 2, then y(ln  2) is  equal to 
(d)  Statement­I is true Statement­II is true, Statement­II is a  dx

correct  explanation  for  Statement­I.  (2013)  (a)  13  (b)  – 2 

5.  If the integral ò  5 tan x dx = x + a ln | sin x - 2 cos x| + k , then (c)  7  (d)  5  (2011) 
tan x - 2
1  8 log (1 + x) dx is 
a  is equal to  11.  The value  of  1 + x2  (b)  log2 
ò 
(a)  1  (b)  2  (c)  –  1  (d)  –  2  (a)  p log 2 
2 0 

(2012) 

Integral Calculus  53 

(c) p log2  (d)  p log 2  (2011)  ò ò 20.  Let  I = 1 sin x dx and J = 1 cos x dx . 
8
0x 0  x
x
12.  For x Î æ 0, 5p  ÷øö , define  f (x) = t sin t dt Then f  has  Then  which  one  of the  following  is  true? 
çè 2 ò 
2  2 
0  I > 3  and  J < 2  I > 3  and  J > 2 
(a)  local minimum at p and local maximum at 2p.  (a)  (b) 

(b)  local maximum at p and local minimum at 2p.  2  2 
3  3 
(c)  local maximum at p and 2p.  (c)  I < and  J < 2  (d)  I < and  J > 2  (2008) 

(d)  local minimum at p  and 2p.  (2011)  21.  The area enclosed between  the curves y 2  =  x  and  y = |x|  is 

13.  The  area of  the region  enclosed  by  the  curves y  = x, x  = e, (a)  1/6  (b)  1/3  (c)  2/3  (d)  1.  (2007) 

y = 1/x  and the positive x­axis  is  ò cos dx  equals 
+3
(a)  3/2 square  units  (b)  5/2  square  units  22.  x sin x

(c)  1/2 square  units  (d)  1  square  units  (2011)  (a)  log tan çèæ 2x + 1p2 ÷öø + C (b)  log tan æèç 2x - 1p2 øö÷ + C

14.  Let p(x)  be  a  function  defined  on R  such  that

p¢(x) = p¢(1 – x), for  all x Π[0, 1], p(0) =  1 and p(1) = 41.  (c)  12 log tan çæè 2x + 1p2 ÷øö + C (d)  1 log tan èçæ x - 1p2 ÷øö + C. 
2 2

(2007) 
Then  ò p(x) dx equals
0  (c)  41  (d)  42  (2010)  23.  The  solution  for  x  of the  equation  x  dt  = p
t 2  - 1  2  is 
(a)  41  (b)  21  ò 

2 t

15.  The area bounded by the curves y = cosx and y = sinx between  (a)  3  (b)  2 2  (c)  2  (d) p. 

the  ordinates x  = 0  and  x =  3 p is 
2 (2007) 

(a)  4 2 - 2 (b)  4 2 + 2 24.  Let  F ( x) = f ( x) + f çæè 1x ÷øö , where  f ( x) = 1xò   1lo +g tt dt , 

(c)  4 2 - 1 (d)  4 2 + 1 (2010)  Then  F(e)  equals 

16.  The  area  of  the  region  bounded  by  the  parabola  (a)  1  (b)  2  (c)  1/2  (d)  0. 

(2007) 

(y  –  2) 2  =  x  –  1,  the  tangent  to  the  parabola  at  the  point  a 

(2,  3)  and  the  x­axis  is  25.  The value of  ò [x] f ¢(x) dx, a > 1,  where [x] denotes the greatest 

(a)  6  (b)  9  1 

integer not  exceeding  x  is 

(c)  12  (d)  3  (2009)  (a)  a f  (a) – {f  (1) +  f  (2) + ... +  f  ([a])} 

p (b)  [a] f  (a) – {f  (1) +  f  (2) + ... +  f  ([a])} 

17.  ò [cot x]dx, where  [.]  denotes  the  greatest  integer  function,  is  (c)  [a] f  ([a]) – {f  (1) +  f  (2) + ... +  f  (a)} 

0  (d)  a f  ([a]) – {f  (1) +  f  (2) + ... +  f  (a)}.  (2006) 

equal  to 

(a)  1  (b)  –1 

(c)  – p/2  (d) p/2  (2009)  - p / 2 

18.  The value  of   is  2 ò sins ièænx x-dxp4  øö 26.  ò  [(x + p)3 + cos2 (x + 3p)] dx is  equal  to 

-3p / 2 

p 4  p4  p p  (d)  p - 1 .
(a)  (b)  +  (c)  2
32 2 2 (2006) 
32

(a)  x - log cos æè x - pö + c  (b)  x + log cos èæ x - pö + c  p
4 ø  4 ø 
27.  ò x f (sin x) dx is equal to 



sin æè pö sin èæ pö p p
4 ø  4 ø 
(c)  x - log x - + c  (d)  x + log x - + c  (a)  p ò f (cos x) dx (b)  p ò f (sin x) dx

0  0 

(2008)  (c)  p p/2 f (sin x) dx p/2 (2006) 
ò 
19.  The  area  of  the  plane  region  bounded  by  the  curves  2  (d)  p ò  f (cos x) dx . 



x + 2y 2  = 0 and  x  + 3y 2  = 1  is equal to  6  x  dx  is 

4  5  1  2  28.  The  value  of the  integral,  ò 
(a)  3  (b)  3  (c)  3  (d)  3  3  9 - x + x

(2008)  (a)  1/2  (b)  3/2  (c)  2  (d)  1. 
(2006)

54  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

29.  lim é 1 sec2 1 + 2 sec2 4 + .... + n1  sec2 1ûùú    equals  38.  If  f (x ) = e x  x  ,  I1  = f (a )  and 
êë n2 n2 n2 n2  1 + e
n ® ¥ ò xg{x(1 - x)} dx

f (-a ) 

(a)  1 cosec1  (b)  1 sec1  I 2  = f (a )  then  the  value  of  I 2  is 
2  2  I 1 
ò g{x(1 - x)}dx, 
1 tan1 
2  f (-a ) 

(c)  (d)  tan1.  (2005)  (a)  –1  (b)  –3  (c)  2  (d)  1. 

p cos 2  x  (2004) 
1 + a x 
30.  The value of  ò dx ,  a >  0,  is  p p/ 2 

-p 39.  If  ò x f (sin x)dx =  A ò f (sin x)dx, then A is 

(a) p/2  (b)  ap  (c)  2p  (d) p/a  0 0 
(2005) 
(a) p/4  (b) p  (c)  0  (d)  2p. 

31.  The parabolas  y2   =  4x  and  x 2  =  4y divide  the square  region  (2004) 

bounded by the  lines  x  =  4,  y  =  4  and the  coordinate axes.  If  40.  The value  of  I = p/2 (sin x + cos x ) 2  dx  is 

S1  ,  S 2 ,  S 3  are  respectively  the  areas  of  these parts  numbered  ò
0  1 + sin 2 x

from  top to  bottom; then  S1   :  S2   :  S 3  is  (a)  2  (b)  1  (c)  0  (d)  3. 

(a)  1 : 2 : 3  (b)  1 : 2 : 1  (2004) 
(d)  1/3. 
(c)  1 : 1 : 1  (d)  2 : 1 : 2.  (2005)  3  2 

32.  The area enclosed between the curve y = log e(  x + e) and  the  41.  The  value  of  ò | 1 - x | dx is 
coordinate axes  is 
-2 

(a)  7/3  (b)  14/3  (c)  28/3 

(a)  2  (b)  1  (c)  4  (d)  3.  (2004) 

(2005)  dx 
ò cos x - sin x
1 2x2 dx, 1 x3 I3  = 2ò  2 x 2  dx 2  2 x 3  42.  is equal  to 

33.  If  I1 = ò I2 = ò 2 dx, and  I4  = ò  dx

( ) (a)
then  0 0 1  1  1  log tan  2x  - 3p  +C
2  8 
(a)  I1   > I 2  (b)  I2   > I 1  (c)  I 3  > I 4  (d)  I3   = I 4 . 
(2005)  1  log cot  x  + C
2  2 
34.  Let  f (x )  be  a  non­negative  continuous  function  such  that  ( ) (b)

the area bounded by the curve  y =  f (x), x­axis and the ordinates  ( ) (c)
1  log tan  2x  -  p8  +C
( ) x=  p p 2 
4  a n d  x = b >  4  is b sin b + p cosb + 2b  .  Then
4
( ) (d)
( )f p  1  log tan  2x +  3p  + C.  (2004) 
2  2  8 
is 

( ) (a) ( ) (b) 43.  If  ò sins(ixn- x a ) dx = Ax + B logsin(x - a) + C ,  then  value  of 
p - 2 + 1  p + 2 - 1  (A,  B)  is 
4 4

( ) (c) ( ) (d)
1 - p +  2  1 - p -  2 .  (2005)  (a)  (–sina,  cosa)  (b)  (cosa,  sina) 
4 4
(c)  (sina,  cosa)  (d)  (–cosa,  sina)  (2004) 

35.  Let  F  :  R ®  R  be  a  differentiable  function  having lim  n  1  e r / n 
n
( ) f (2) = 6, 1  f ( x )  4 t 3  dt  44.  n ®¥ å  is 
48  x - 2 
f ¢(2) =  .  Then  lim  ò equals  r =1 

x ®2  6  (a)  1 – e  (b)  e – 1  (c)  e  (d)  e + 1. 

(a)  36  (b)  24  (c)  18  (d)  12.  (2004) 

(2005)  45.  Let  d F (x) = æ e sxin x ö÷ø , x > 0. 
dx çè
ò ïíîìï (log x - 1)  ïü 2 
36.  1 + (log x)2 þïý is  equal  to  4  3 esin x 3 dx
dx x
ò 
If  = F (k) - F (1),  then one of the possible values 

x  + C  log x  + C 
(a)  x2  + 1  (b)  (log x)2  + 1  of k is 

x  + C  xe x  + C .  (a)  16  (b)  63 
(log x)2  + 1  1 + x2 
(c)  (d)  (2005)  (c)  64  (d)  15.  (2003) 
(d)  3  (2003)
37.  The  area  of  the  region  bounded  by  the  curves  x 2 
y = |x – 2|,  x = 1, x = 3 and the x­axis  is 
ò sec 2 tdt 

46.  The value of  lim  0  is 

(a)  3  (b)  2  (c)  1  (d)  4.  x ®0  x sin x

(a)  2  (b)  1  (c)  0 

(2004) 

Integral Calculus  55 

1  52.  lim  1p + 2 p + 3p + ... + n p  is 

47.  The value of the integral  I = ò x(1 - x) n dx is  n ®¥ n p + 1 



(a)  1  (b)  n 1 - n 1  1  1 
n + 2  +1 + 2  (a)  p + 1  (b)  1 - p

(c)  n 1 + n 1  (d)  n 1+  1.   (2003)  (c)  1 - 1  (d)  p 1+  2 .  (2002) 
+1 + 2  p p - 1 

b  53.  The area bounded by the curves y = lnx, y = ln |x|, y = |ln x| and 

48.  If f (a + b – x) = f (x), then  ò x f (x) dx is equal to 

a  y = |ln|x|| is 

(a)  a + b  b  f ( x ) dx (b)  b - a  b  f ( x) dx (a)  4 sq. units  (b)  6 sq. units 
2  2 
ò  ò  (c)  10 sq. units  (d)  none  of  these  (2002) 

a  a 

(c)  a + b  b  f (a + b - x) dx p
2  -p
ò  ò 54.  2x (1+ sin x )  is 
1 + cos 2 x dx 


(d)  a + b  b  f (b - x)dx. 
ò  (2003) 
2  (a) p 2 /4  (b) p 2  (c)  0  (d) p/2. 
a  (2002) 

49.  If f (y) = e y , g(y) = y ; y > 0 and  55.  If y =  f (x) makes +ve intercept of 2 and 0 unit x and  y and 

t

F(t) = ò f (t - y)g(y)dy , then  encloses  an  area  of  3/4  square  unit  with  the  axes  then 



(a)  F(t) = et  - (1 + t)  (b)  F (t) = t e t  ò x f ¢( x) dx is 

(c)  F (t) = te –t  (d)  F (t) = 1 – e t (1 + t).  (0a )  3/2  (b)  1  (c)  5/4  (d)  –3/4. 

(2003)  (2002) 

10 p

50.  Let f  (x) be a function satisfying f ¢(x) = f (x) with  f (0) = 1  56.  ò  sin x dx is 
and g(x) be a function that satisfies f (x) +  g(x) =  x 2 . Then 
p
1  (b)  8  (c)  10  (d)  18. 
(a)  20 
the value of the integral  ò  f (x)g(x) dx is 
p/4 (2002) 

0  tann  x dx,  then lim n In + In -2  equals 

n ®¥
(a)  e + e 2  - 32   (b)  e - e 2  - 32   ò  [ ] 57.  In  =
2 2


(a)  1/2  (b)  1  (c) ¥  (d)  0. 

(c)  e + e 2  + 52   (d)  e - e 2  - 52  .  (2003)  (2002) 
2 2

51.  The area of the region bounded by the curves y = |x – 1| and y 
58.  ò [ x2 ] dx is 

= 3 – |x| is  0 

(a)  3 sq. units  (b)  4 sq. units  (a)  2 -  2 (b)  2 +  2

(c)  6 sq. units  (d)  2 sq. units.  (2003)  (c)  2 - 1 (d)  2 - 2. (2002) 

Answer  Key 

1.  (b)  2.  (d)  3.  (d)  4.  (c)  5.  (b)  6.  (a, d) 
7.  (a)  8.  (c)  9.  (d)  10.  (c)  11.  (b)  12.  (b) 
13.  (a)  14.  (b)  15.  (a)  16.  (b)  17.  (c)  18.  (d) 
19.  (a)  20.  (c)  21.  (a)  22.  (c)  23.  (*)  24.  (c) 
25.  (b)  26.  (c)  27.  (d)  28.  (b)  29.  (c)  30.  (a) 
31.  (c)  32.  (b)  33.  (a)  34.  (c)  35.  (c)  36.  (c) 
37.  (c)  38.  (c)  39.  (b)  40.  (a)  41.  (c)  42.  (d) 
43.  (b)  44.  (b)  45.  (c)  46.  (b)  47.  (b)  48.  (a, c) 
49.  (a)  50.  (b)  51.  (b)  52.  (a)  53.  (a)  54.  (b) 
55.  (d)  56.  (d)  57.  (b)  58.  (c)

56  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

1.  (b) : Let  x3   =  u, then 3x 2d  x  =  du  5.  (b) : ò ta5ntaxn- x2 dx = x + aln|sin x - 2 cos x| + k

Also suppose ò f (x)dx = y(x) Differentiating both sides,  we get 
Now  òx5 f (x3 )dx = 31 ò u f (u) du
= 31 ëéuò f (u)du - ò (ò f (u)) duùû 5 tan x = 1 + a (cos x + 2 sin x) 
tan x - 2 sin x - 2 cos x
ò = 1 x3y(x3) - x2y(x3 ) dx + C
3 Þ 5sin x = sin x (1 + 2a) + cos x (a - 2) 
sin x - 2cos x sin x - 2 cos x

dy Þ  a = 2 
(d)  :  dx
2.  = | x |= 2. \ x = ± 2 x

6.  (a, d) :  g(x) = ò cos 4t dt

We can solve  for  y  to  get  é sin ù x sin 4 x
4t 4
t2  2  = Þ g ( x) = êë 4 úû 0  =
2 2  2 0 

| t | dt tdt

0 0 
ò ò y1  = = = 2 

-2 -2  Þ g(x + p) = sin 4(x + p) = sin 4 x
44
and  y2  = ò| t | dt = - ò tdt = -2
0 0  Þ  g(p) = 0 Þ  g(x + p)  = g(x) + g(p) or g(x) –  g(p). 

Tangents are y – 2 = 2(x – 2) and y + 2 = 2(x +  2)  7.  (a) : x2  =  y , x 2  = 9y 
4
Then the  x  intercepts  are  obtained  by  putting  y  =  0. 
Area bounded by the parabolas and y  = 2 

We  then  get  x  =  ±1  2 æ y ö 2 
3.  (d) : Solving y =  x with 2y –  x  + 3  =  0, we  have  = 2 ´ ò çè3 y- ø÷ dy = 5 ò  ydy
0 2  0 

2 x - x + 3 = 0 Þ ( x - 3)( x + 1) = 0 = 5 ´ (y)3/2  = 10 ´ 2 2 = 20 2 
\  x = 1, 9  3/2 3 3

8.  (c)  :  d(p(t))  = 0.5p(t) - 450
dt

p p 2 dp = t Þ 2ln p - 900 = t
- 900 -5  0
ò ò  dt

850 0 

3  -  y3 3  Þ p = 900 - 50∙et/2 
3 0 
ò Area =  [(2y + 3) - y2 ] dy = y2  + 3 y If p  =  0,  then 900 = et/2  Þ t = 2 ln 18 
50


=  9  +  9  –  9  =  9 

p/3 dx p / 3  1  9.  (d) :  dV = -k(T - t)
tanx cotx dt
p/61 + =
ò ò 4.  = p / 6 1 +
(c)  :  I
k(T - t) 2 
On  integration,  V = 2 + a 

p/ 3æ 1 + 1 + tan x ö dx At t = 0,  V(t) = I Þ  I = kT 2  + a 
tanx tanx ø÷ 2
Adding,  2 I = pò/ 6 çè1 +

ò =p/3 = æp - pö = p \ I =  p \ a = I -  kT 2 
çè 3 6 ø÷ 6 12 2
1 × dx
kT 2 
p/ 6  2

Again  Statement­II  is  true.  As t  =  T, we have V(T) = a  =  I -

Integral Calculus  57 

dy = y + 3  Þ dy = dx 15.  (a)  : 
10.  (c) :  dx y + 3

As y(0) = 2, we have ln5 =  C 

Now  ln(y  +  3) =  x  +  ln5 

As  x  =  ln2  we  have 

ln(y + 3) = ln2 + ln5  = ln10

Þ  y + 3 = 10 Þ  y  =  7.  The desired  area = 

11.  (b) :  I = ò1  8 ln +(1x+2 x) dx p/ 4 5p/4 3p/2 
1
0  ò (cos x - sin x)dx + ò (sin x - cos x)dx + ò (cos x - sin x)dx

0 p/4 5p/4 

ò Let  J = 1  ln (1 + x)  = 2[sin x + cos x ]p / 4 + [- cos x - sin x]5 pp/4/ 4 
0  1+ x2 
dx 0

(As the  first and third integrals are equal in magnitude) 

p/4 æ 1+ 1 - 1 ÷øö æ 1+ 1+ 1+ 1  ö
çè 2 2 èç 2 2 2 2 ÷ø 
Let  x  =  tanq Þ  J = ò  ln(1 + tan q)dq = 2 +



ò Now J = p/4 + tan æ p - q) ø÷ö dq = 8  - 2 = 4 2 - 2 
èç 4 2
ln(1



ò Adding 2J p/4 + tan q) + ln æ + tan èçæ p - q ø÷ö ö dq 16.  (b) : (y  –  2) 2  =  x  –1 
èç1 4 ø÷
=  ln(1 Differentiating  w.r.t.  x,  we  have  2(y  –2)y¢  =  1 

p/4 0 

= ò  ln íì(1 + tan q) æèç1 + tan æèç p - q ÷öø öü dq Þ y ¢ = 1  y¢  =  1/2 
î 4 ø÷þý 2( y - 2) at  (2,  3), 


p/4 p p The  equation  of  the  tangent  to  the  parabola  at  (2,  3)  is 
4 4
2J = ò  (ln 2)dq = ln 2 Þ 8J = 4 ln 2  1 
y  –  3  =  2  (x  –2) Þ  x  –  2y  +  4  =  0 


Þ I = 8J = p ln 2.

x

12.  (b) :  f (x) = ò  t sin tdt


f ¢ (x) = x sin x

f ¢¢(  x) = x cos x + 12 x-1/ 2 sin x

f ¢¢ (p) = - p < 0 ;  f ¢¢ (2p) = 2p > 0 The  area  of  the  bounded  region 
Thus at p  maximum and at 2p  minimum. 

13.  (a) :  Area = 1 + e dx = 1 + ln x e= 3 
2 x 2 2 = ò [( y - 2)2  + 1 - (2 y - 4)] dy
ò  1 

1  3  3 

= ò ( y2  - 6 y + 9) dy = ò ( y - 3) 2 dy

0  0 

14.  (b) :  p¢(x) =  p¢(1 –  x)  (Let  3  –  y  =  t) 

On  integration,  = 3 (3 - y)2 dy = 3  = é t 3 ù3  = 33    = 9 
êë 3 úû 0  3 
p(x) = –p(1 – x) +  k,  ò ò t 2 dt

0 0 

k being the  constant  of  integration.  p

Set x = 0 to obtain p(0) =  –p(1) +  k 17.  (c) :  I = ò [cot x] dx

Þ  1  = –  41 + k. \ k =  42  0  p
p

I = ò [cot(p - x)]dx = ò [- cot x]d  x

1 1  0 0 

Now,  I = ò p(x)dx = ò p(1 - x)dx Adding  we  have 
0 0 
p
On adding we get 
2I = ò {[cot x] + [- cot x]}d  x
1 1 1 
0  \  I  =  –p/2 
2I = ò p(x) + p(1 - x) dx = ò kdx = ò 42 dx = 42. p
0 0 0 
2I = ò (-1) dx = -p
Thus  I  =  21. 


Note  that  [x]  +  [–x]  =  0,  x Π Z  =  –1,  x Ï  Z.

58  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

18.  (d) :  2 ò sin èæsixn -x p4 öø dx  23.  (*) :  ëésec -1 t ù x  = p
û  2  2 

sin æè x - p pö sec-1 x - sec-1  2  = p Þ  sec -1 x = p + p =  3 p
sin èæ x 4 4 ø 2  2 4 4 
+
- x = -  2.  There  is  no correct option. 
= 2 ò pö dx 
4 ø
24.  (c) :  F ( x) = x ln t dt + 11/ò   x 1l n+ tt  dt 
2 ò éëêcos p æ pö sin p4 ûùú 1+ t
= 4 + cot è x - 4 ø dx  ò

1

2× 1 x+ 1  ln sin èæ pö F ( x) = x æ ln t + ln t ö dt = 1òx   lnt t dt  =  12  (ln x ) 2 
2 2  4 ø  çè 1+ t (1 + t) t ÷ø
= 2× x - + c  ò

1

F(e)  =  1/2. 

= x + ln sin èæ x - pö + c  a 
4 ø 
25.  (b)  :  ò [ x] f ¢( x) dx ,  say  [a]  =  K  such  that  a  >  1 
c  being a constant  of integration. 


19.  (a) :  Solution  x +  2y2   = 0  and  x + 3y 2  =  1 we  have  2 3 

1 – 3y 2  = – 2y 2 Þ  y 2  = 1 \  y =  ± 1  = ò1 f ¢( x)dx + ò 2 f ¢( x)dx + ...... +
K a 
1 2 
ò ( K -1) f ¢( x)dx + ò Kf ¢( x) dx
y = – 1 Þ  x =  – 2 
K -1  K 
y = 1 Þ  x = – 2 

The bounded  region is  as  under  =  f (2) –  f (1) +  2[ f (3) –  f (2)] +  3[ f (4)  –  f (3)] + ... 
(K  – 1)  [ f (K)  –  f (K  –1)]  +  K[ f (a)  –  f (K)] 

(– 2, 1)  = –  [ f (1) +  f (2) +  ...... +  f (K)]  +  K  f (a) 
=  [a]  f (a)  –  [ f (1)  +  f (2)  +  .......  +  f ([a])] 



x¢  (1, 0)  x 


(– 2, – 1)  x + 3y2    = 1  -p

x + 2y2    = 0  y¢  26.  (c)  :  Let  I = 2  éë(x + p)3 + cos2 (x + 3p) ùû dx

ò

1  -3 p

The desired area =  2ò [(1 - 3 y2 ) - ( -2 y2 )] dy 2 

Putting  x  + p  =  z 

0  -p p -3p  -p
2 2 2 2 
ò 1  é y 3 ù1  also  x = Þ z = and  x = Þ z =
= 2 êë y - 3  úû 0 
= 2 (1 - y2 ) dy \  dx  =  dz 

0  and  x  +  3p  =  z  +  2p

= 2 ´ 2 =  4  sq. units  p pp
33 2 
2 2 
20.  (c) :  In the interval of integration  sin  x <  x  \  l= ò [z3 + cos2 (2p + z)] dz =
ò z3dz +  ò cos 2 z dz

1 x  1  -p -p -p
dx =

x 0 
ò ò ò 1 sin x é 2 x 3 / 2 ù1  2  2  2 2 
êë 3  úû0  3 
I = dx < xdx = = p

0x 0 =  0  (an  odd  function)  +2 2ò  cos 2 z dz

2  0 
\ I < 3 
= 0 + 2 12 ´ 2p
ò òAlso  J = 1 cos x dx < 1  1  dx = [2
0x 0  x x ]10   = 2  ìp
ïíusing fact  2ò  sin n x dx
\  J < 2  Y  ï 0 
î 
21.  (a) : Required area  y = |x | 
x = y 2 
1  ì n - 1 × n - 3 ...... 12 ´ p if  n = 2m    ü
(1, 1)  ï n n - 2 2  ï
= ò ( x - x)d  x = í 1 n - ý
X  ï n- 3 2 
0  î n- 2 ...... 2  if n = 2m + 1ï 
þ 
é 2 x3/ 2  x 2 ù1  2 1 1  (0, 0)  n
ê 3 3 2 6. 
= ë - 2 ú = - = =  p
û 0  2

(c)  : 1 dx = 21 log tan èçæ 2x + 1p2 öø÷ + c .  p .....  (i)
( ) 22.  2 ò  x+ p
6  27.  (d)  :  Let  I =  ò xf (sin x) dx
sin 


Integral Calculus  59 

p 0 

I = ò (p - x) f (sin x) dx .....  (ii)  32.  (b)  :  Required  area  =  ò  loge ( x + e) dx Y 
y = loge(  x + e ) 
0  1 - e 
(0, 1) 
a a  e 
O  X 
using  ò f ( x)dx = ò  f (a - x) dx = ò logz  dz

0 0  1  1 – e 

By  (i)  &  (ii)  on  adding = ëéz (loge  z -1)ùû 1e   = 1. 

p

\  I = pp f (sin x)dx = 2 p 2  f (sin x) dx
ò 2  0ò  
2 33.  (a)  :  For  0  <  x  <  1,  x 2  >  x 3  \ 2x2 >  2 x3 
0

2 a a  and  for  1  <  x  <  2,  x 3  >  x2   \ 2x3 >  2 x2 
i.e.  2x2 < 2 x 3  Þ I3 < I4 
[using  ò f ( x)dx = 2ò f ( x) dx if  f  (2a  –  x)  =  f (x)] 

0 0 

p p

= 2 f æ sin( p2 - x)øö dx = 2  (cos x) dx
è
pò p ò f

0 0  as  2x2 >  2 x3 

28.  (b)  :  Using  fact 

b f (a f ( x )  f (x) = b  ( x) dx = b - a  \ 1 2x2 dx > 1ò 2 x 3  dx
+b+ x)+ 2 
ò òf ò

a a  0 0 

\  6  x  dx = 6 - 3 = 3  \ I 1  >  I 2.  
a - x +  x2 2 
ò 34.  (c)  :  According  to  question



lim 1 1 2 æ 4 ÷öø + 1 sec2 1  B ( > p/ 4) 
n ®¥ n2 n2 n2 çè n2  n 
ò 

p/ 4 
sec2 sec2 ( ) B 

ò

p/4
29.  (c) :  + ... + f ( x)dx = Bsin B + p cos B + B 2 


= lim 1 sec2 1 + 2 sec 2 çèæ 4  ÷øö + ... + n sec 2 çæ n 2  ö f (b) = sin B + Bcos B - p sin B + 2 
n2 n2 n2 n2  n2 è n2  ÷ 4 
n ®¥ ø
( ) \ f
( )  ( ) ( ) =r = n  2  r = n  1  r 2  p = 1- p +  2. 
n n 2 4 
å æ r ö sec 2  r  = lim å  sec2    r 
lim ç n2  ÷ø n  n
r =1  è n ®¥ r = 0  f ( x )  4t  3  dt 
n ®¥ x - 2 
lim  ò (0/0)  form, 
35.  (c)  : 
x ® 2  6 

=  1 tan1.  f ¢( x) ´  4( f ( x)) 3 
= ò x sec2 ( x2 ) dx 2
=  lim 
0  1 
x ® 2 

30.  (a)  :  Let  f (x) = p cos 2  x  dx ( a > 0)  ...(1)  = 4 f ¢(2) ´ ( f (2))3  = 1  ´ 4 ´ 6 ´ 6 ´ 6 = 18. 
1 + a x  48 
ò

-p

\ f ( x)  = p cos 2 x  dx  \ b b  36.  (c)  :  Method  by  cross  check 
1 + a- x 
ò ò f ( x)dx = ò  f (a + b - x)  Consider  f ( x )  = x 

-p a a 

\ f ( x)  = p ax cos 2  x dx  ...  (2)  (log x)2  + 1 
1 + a x 
ò 1 + (log x ) 2  - 2 x log x 

-p

pp \ f ¢( x ) = x 

2 f ( x) = ò cos2 x dx = 2 ò cos 2 x dx (1 + (log x )2 ) 2 

-p 0 

= p/2 dx ,  2 f (x) = 4 ´ 1  ´  p \ f ¢( x )  = 1 + (log x )2  - 2 log x = æ (1 - log x )  ö 2 
2 2  (1 + log 2 x )2 ççè (1 + log x ) 2  ÷÷ø 
2 ´ 2 ò  cos 2 x



é By using  p/2 sin n  x dx  ù æ (1 - log x ) 2  ö
ê ú \ ò çç ÷÷ dx = ò f ¢( x ) dx = f ( x ) 
ò è ) 2  ø 

ê 0  ú 1 + (log x

êëê= n -1 × n - 3 ..... 21 ´ p if  n is even úûú  ö÷2 dx 
n n- 2 2  ø 
\ ò æ 1 - log x  = x 
ç + (log x)2 1 + (log x) 2 
f ( x)  =  p è 1

Hence (c) is correct answer and we can check the other choices 
31.  (c)  :  Total  area  =  4  ×  4  =  16  sq.  units  C  by the  similar argument. 
y = 4 
Area  of  S3 = 4  x 2  dx = 16  = S1  ìx - 2 if x > 2 
4 3  O  A  ï x = 0 
ò  37.  (c) :  y = í 0 if x < 2 
n = 4 


\ S2  = 16 - 16 ´ 2 = 16 .  îï 2 - x if
3 3 

\  S 1  :  S2   :  S 3  is  1  :  1  :  1.  Required  area  =  Area  of DLAB  + Area  of DMBC


Click to View FlipBook Version