Details For UPSC Maths Optional Solved Papers (2018-2022)
UPSC Maths Optional Question Papers
UPSC Maths Optional Paper - 01 2022
upsc-m2022-1-bd58d9b8-2d68-4046-a6a8-417f99bd471d
खण्ड A
SECTION A
Question:-01 (a) सिद्ध कीजिए कि n\mathrm{n} विमीय सदिश समष्टि V\mathrm{V} के लिए n\mathrm{n} रैखिकत: स्वतंत्र सदिशों का कोई भी समुच्चय V\mathrm{V} के लिए एक आधार बनाता है ।
Question:-01 (a) Prove that any set of n\mathrm{n} linearly independent vectors in a vector space V\mathrm{V} of dimension n\mathrm{n} constitutes a basis for V\mathrm{V}.
Question:-01 (b) माना T:R^(2)rarrR^(3)\mathrm{T}: \mathbb{R}^2 \rightarrow \mathbb{R}^3 एक रैखिक रूपांतरण, ऐसा है कि T([1],[0])=([1],[2],[3])\mathrm{T}\left(\begin{array}{l}1 \\ 0\end{array}\right)=\left(\begin{array}{l}1 \\ 2 \\ 3\end{array}\right) तथा T([1],[1])=([-3],[2],[8])\mathrm{T}\left(\begin{array}{l}1 \\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{r}-3 \\ 2 \\ 8\end{array}\right) है । T([2],[4])\mathrm{T}\left(\begin{array}{l}2 \\ 4\end{array}\right) को ज्ञात कीजिए ।
Question:-01(b) Let T:R^(2)rarrR^(3)\mathrm{T}: \mathbb{R}^2 \rightarrow \mathbb{R}^3 be a linear transformation such that T([1],[0])=([1],[2],[3])\mathrm{T}\left(\begin{array}{l}1 \\ 0\end{array}\right)=\left(\begin{array}{l}1 \\ 2 \\ 3\end{array}\right) and T([1],[1])=([-3],[2],[8])\mathrm{T}\left(\begin{array}{l}1 \\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{r}-3 \\ 2 \\ 8\end{array}\right). Find T([2],[4])\mathrm{T}\left(\begin{array}{l}2 \\ 4\end{array}\right)
Question:-01(c) lim_(x rarr oo)(e^(x)+x)^((1)/(x))\lim _{x \rightarrow \infty}\left(e^x+x\right)^{\frac{1}{x}} का मान निकालिए ।
Question:-01(d) int_(0)^(2)(dx)/((2x-x^(2)))\int_0^2 \frac{d x}{\left(2 x-x^2\right)} की अभिसारिता का परीक्षण कीजिए ।
Question:-01(d) Examine the convergence of int_(0)^(2)(dx)/((2x-x^(2)))\int_0^2 \frac{d x}{\left(2 x-x^2\right)}.
Question:-01(e) एक चर समतल एक स्थिर बिन्दु (a,b,c)(\mathrm{a}, \mathrm{b}, \mathrm{c}) से गुज़रता है तथा अक्षों को क्रमशः A,B\mathrm{A}, \mathrm{B} व C\mathrm{C} बिन्दुओं पर मिलता है । बिन्दुओं O,A,B\mathrm{O}, \mathrm{A}, \mathrm{B} तथा C\mathrm{C} से गुज़रते हुए गोले के केन्द्र का बिन्दुपथ ज्ञात कीजिए, जहाँ O\mathrm{O} मूल-बिन्दु है ।
Question:-01(e) A variable plane passes through a fixed point (a, b, c) and meets the axes at points A, B and C respectively. Find the locus of the centre of the sphere passing through the points O,A,B\mathrm{O}, \mathrm{A}, \mathrm{B} and C,O\mathrm{C}, \mathrm{O} being the origin.
Question:-02(a) निम्नलिखित समीकरण निकाय के सभी हलों को पंक्ति-समानीत विधि से ज्ञात कीजिए :
Question:-02(b) एक ll लम्बाई के तार को दो भागों में काटकर क्रमशः एक वर्ग तथा एक वृत्त के रूप में मोड़ा गया है । लग्रांज की अनिर्धारित गुणक विधि का प्रयोग करके, इस तरह से प्राप्त किए गए क्षेत्रफलों के योगफल का न्यूनतम मान ज्ञात कीजिए ।
Question:-02(b) A wire of length ll is cut into two parts which are bent in the form of a square and a circle respectively. Using Lagrange’s method of undetermined multipliers, find the least value of the sum of the areas so formed.
Question:-02(c) यदि P,Q,R;P^(‘),Q^(‘),R^(‘)\mathrm{P}, \mathrm{Q}, \mathrm{R} ; \mathrm{P}^{\prime}, \mathrm{Q}^{\prime}, \mathrm{R}^{\prime}, एक बिन्दु से दीर्घवृत्तज (x^(2))/(a^(2))+(y^(2))/(b^(2))+(z^(2))/(c^(2))=1\frac{\mathrm{x}^2}{\mathrm{a}^2}+\frac{\mathrm{y}^2}{\mathrm{~b}^2}+\frac{\mathrm{z}^2}{\mathrm{c}^2}=1 पर छः (सिक्स) अभिलम्ब पाद हैं तथा lx+my+nz=pl \mathrm{x}+\mathrm{my}+\mathrm{nz}=\mathrm{p} से समतल PQR\mathrm{PQR} निरूपित है, दर्शाइए कि (x)/(a^(2)l)+(y)/(b^(2)(m))+(z)/(c^(2)n)+(1)/(p)=0\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{a}^2 l}+\frac{\mathrm{y}}{\mathrm{b}^2 \mathrm{~m}}+\frac{\mathrm{z}}{\mathrm{c}^2 \mathrm{n}}+\frac{1}{\mathrm{p}}=0, समतल P^(‘)Q^(‘)R^(‘)\mathrm{P}^{\prime} \mathrm{Q}^{\prime} \mathrm{R}^{\prime} को निरूपित करता है ।
Question:-02(c) If P,Q,R;P^(‘),Q^(‘),R^(‘)\mathrm{P}, \mathrm{Q}, \mathrm{R} ; \mathrm{P}^{\prime}, \mathrm{Q}^{\prime}, \mathrm{R}^{\prime} are feet of the six normals drawn from a point to the ellipsoid (x^(2))/(a^(2))+(y^(2))/(b^(2))+(z^(2))/(c^(2))=1\frac{\mathrm{x}^2}{\mathrm{a}^2}+\frac{\mathrm{y}^2}{\mathrm{~b}^2}+\frac{\mathrm{z}^2}{\mathrm{c}^2}=1, and the plane PQR\mathrm{PQR} is represented by lx+my+nz=pl x+m y+n z=p, show that the plane P^(‘)Q^(‘)R^(‘)P^{\prime} Q^{\prime} R^{\prime} is given by (x)/(a^(2)l)+(y)/(b^(2)(m))+(z)/(c^(2)n)+(1)/(p)=0\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{a}^2 l}+\frac{\mathrm{y}}{\mathrm{b}^2 \mathrm{~m}}+\frac{\mathrm{z}}{\mathrm{c}^2 \mathrm{n}}+\frac{1}{\mathrm{p}}=0.
Question:-03(a) माना समुच्चय {:P={[x],[y],[z])∣[x-y-z=0″ तथा “],[2x-y+z=0]}\left.\mathrm{P}=\left\{\begin{array}{l}\mathrm{x} \\ \mathrm{y} \\ \mathrm{z}\end{array}\right) \mid \begin{array}{c}\mathrm{x}-\mathrm{y}-\mathrm{z}=0 \text { तथा } \\ 2 \mathrm{x}-\mathrm{y}+\mathrm{z}=0\end{array}\right\}तथा सदिश समष्टि R^(3)(R)\mathbb{R}^3(\mathbb{R}) के सदिशों का एक समूह है । तब
(i) सिद्ध कीजिए कि P,R^(3)\mathrm{P}, \mathbb{R}^3 की एक उपसमष्टि है ।
(ii) P\mathrm{P} का एक आधार तथा विमा ज्ञात कीजिए ।
Question:-03(a) Let the set {:P={[x],[y],[z])∣[x-y-z=0″ and “],[2x-y+z=0]}\left.P=\left\{\begin{array}{c}x \\ y \\ z\end{array}\right) \mid \begin{array}{c}x-y-z=0 \text { and } \\ 2 x-y+z=0\end{array}\right\} be the collection of vectors of a vector space R^(3)(R)\mathbb{R}^3(\mathbb{R}). Then
(i) prove that P\mathrm{P} is a subspace of R^(3)\mathbb{R}^3.
(ii) find a basis and dimension of PP.
Question:-03(b) द्विशः समाकलन का उपयोग करके, वृत्त x^(2)+y^(2)=4\mathrm{x}^2+\mathrm{y}^2=4 तथा परवलय y^(2)=3x\mathrm{y}^2=3 \mathrm{x} के उभयनिष्ठ क्षेत्रफल का परिकलन कीजिए ।
Question:-03(b)Use double integration to calculate the area common to the circle x^(2)+y^(2)=4x^2+y^2=4 and the parabola y^(2)=3xy^2=3 x.
Question:-03(c) लघुतम संभाव्य त्रिज्या के गोले का समीकरण ज्ञात कीजिए जो सरल रेखाओं : (x-3)/(3)=(y-8)/(-1)=(z-3)/(1)\frac{\mathrm{x}-3}{3}=\frac{\mathrm{y}-8}{-1}=\frac{\mathrm{z}-3}{1} तथा (x+3)/(-3)=(y+7)/(2)=(z-6)/(4)\frac{\mathrm{x}+3}{-3}=\frac{\mathrm{y}+7}{2}=\frac{\mathrm{z}-6}{4} को स्पर्श करता है ।
Question:-03(c)Find the equation of the sphere of smallest possible radius which touches the straight lines : (x-3)/(3)=(y-8)/(-1)=(z-3)/(1)\frac{x-3}{3}=\frac{y-8}{-1}=\frac{z-3}{1} and (x+3)/(-3)=(y+7)/(2)=(z-6)/(4)\frac{x+3}{-3}=\frac{y+7}{2}=\frac{z-6}{4}
Question:-04(a) एक रैखिक प्रतिचित्र T:R^(2)rarrR^(2)\mathrm{T}: \mathbb{R}^2 \rightarrow \mathbb{R}^2 ज्ञात कीजिए जो कि R^(2)\mathbb{R}^2 के प्रत्येक सदिश को theta\theta कोण से घुमा देता है । यह भी सिद्ध कीजिए कि theta=(pi)/(2)\theta=\frac{\pi}{2} के लिए, T\mathrm{T} का कोई भी अभिलक्षणिक मान (आइगेनमान) R\mathbb{R} में नहीं है ।
Question:-04(a) Find a linear map T:R^(2)rarrR^(2)\mathrm{T}: \mathbb{R}^2 \rightarrow \mathbb{R}^2 which rotates each vector of R^(2)\mathbb{R}^2 by an angle theta\theta. Also, prove that for theta=(pi)/(2),T\theta=\frac{\pi}{2}, \mathrm{~T} has no eigenvalue in R\mathbb{R}.
Question:-04(b) वक्र y^(2)x^(2)=x^(2)-a^(2)\mathrm{y}^2 \mathrm{x}^2=\mathrm{x}^2-\mathrm{a}^2 का अनुरेख (ट्रेस) कीजिए, जहाँ a\mathrm{a} एक वास्तविक अचर है ।
Question:-04(b) Trace the curve y^(2)x^(2)=x^(2)-a^(2)y^2 x^2=x^2-a^2, where aa is a real constant.
Question:-04(c) यदि समतल ux+vy+wz=0u x+v y+w z=0, शंकु ax^(2)+by^(2)+cz^(2)=0a x^2+b y^2+\mathrm{cz}^2=0 को लंब जनकों में काटता है, तो सिद्ध कीजिए कि (b+c)u^(2)+(c+a)v^(2)+(a+b)w^(2)=0(b+c) u^2+(c+a) v^2+(a+b) w^2=0.
Question:-04(c) If the plane ux+vy+wz=0u x+v y+w z=0 cuts the cone ax^(2)+by^(2)+cz^(2)=0a x^2+b y^2+c z^2=0 in perpendicular generators, then prove that (b+c)u^(2)+(c+a)v^(2)+(a+b)w^(2)=0(b+c) u^2+(c+a) v^2+(a+b) w^2=0.
खण्ड B
SECTION B
Question:-05(a) दर्शाइए कि अवकल समीकरण (dy)/(dx)+Py=Q\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}+\mathrm{Py}=\mathrm{Q} का व्यापक हल
y=(Q)/(P)-e^(-intPdx){C+inte^(intPdx)(d)((Q)/(P))}\mathrm{y}=\frac{\mathrm{Q}}{\mathrm{P}}-\mathrm{e}^{-\int \mathrm{P} d x}\left\{\mathrm{C}+\int \mathrm{e}^{\int \mathrm{P} d x} \mathrm{~d}\left(\frac{\mathrm{Q}}{\mathrm{P}}\right)\right\}
के रूप में लिखा जा सकता है, जहाँ P,Q,x\mathrm{P}, \mathrm{Q}, \mathrm{x} के शून्येतर फलन हैं तथा C\mathrm{C} एक स्वेच्छ अचर है ।
Question:-05(a)Show that the general solution of the differential equation (dy)/(dx)+Py=Q\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}+\mathrm{Py}=\mathrm{Q} can be written in the form y=(Q)/(P)-e^(-int Pdx){C+inte^(int Pdx)d((Q)/(P))}y=\frac{Q}{P}-e^{-\int P d x}\left\{C+\int e^{\int P d x} d\left(\frac{Q}{P}\right)\right\}, where P,Q\mathrm{P}, \mathrm{Q} are non-zero functions of x\mathrm{x} and C\mathrm{C}, an arbitrary constant.
Question:-05(b) दर्शाइए कि परवलयों के निकाय : x^(2)=4a(y+a)\mathrm{x}^2=4 \mathrm{a}(\mathrm{y}+\mathrm{a}) के लंबकोणीय संछेदी, उसी निकाय में स्थित होते हैं ।
Question:-05(b) Show that the orthogonal trajectories of the system of parabolas : x^(2)=4a(y+a)\mathrm{x}^2=4 \mathrm{a}(\mathrm{y}+\mathrm{a}) belong to the same system.
Question:-05(c) w\mathrm{w} भार का एक पिंड, theta\theta कोण से झुके हुए एक रूक्ष समतल पर स्थित है, घर्षण गुणांक mu\mu, tan theta\tan \theta से अधिक है । पिंड को समतल पर ऊपर की तरफ ‘ bb ‘ दूरी तक धीरे-धीरे खींचने तथा वापस आरम्भिक बिन्दु तक खींचने में किए गए कार्य को ज्ञात कीजिए, जहाँ लगाया गया बल प्रत्येक दशा में समतल के समान्तर है ।
Question:-05(c)A body of weight ww rests on a rough inclined plane of inclination theta\theta, the coefficient of friction, mu\mu, being greater than tan theta\tan \theta. Find the work done in slowly dragging the body a distance ‘b’ up the plane and then dragging it back to the starting point, the applied force being in each case parallel to the plane.
Question:-05(d) एक प्रक्षेप्य sqrt(2gh)\sqrt{2 \mathrm{gh}} वेग के साथ बिन्दु O\mathrm{O} से प्रक्षेपित किया गया तथा समतल के बिन्दु P(x,y)\mathrm{P}(\mathrm{x}, \mathrm{y}) पर स्पर्श-रेखा से टकराता है जहाँ अक्ष OX\mathrm{OX} तथा OY\mathrm{OY} क्रमशः बिन्दु O\mathrm{O} से क्षैतिज तथा अधोमुखी ऊर्ध्वाधर रेखाएँ हैं । यदि प्रक्षेपण की दो संभव दिशाएँ समकोण पर हों, तो दर्शाइए कि x^(2)=2hy\mathrm{x}^2=2 \mathrm{hy} तथा प्रक्षेपण की संभव दिशाओं में से एक, कोण POX को द्विभाजित करती है ।
Question:-05(d)A projectile is fired from a point O\mathrm{O} with velocity sqrt(2gh)\sqrt{2 \mathrm{gh}} and hits a tangent at the point P(x,y)\mathrm{P}(\mathrm{x}, \mathrm{y}) in the plane, the axes OX\mathrm{OX} and OY\mathrm{OY} being horizontal and vertically downward lines through the point O\mathrm{O}, respectively. Show that if the two possible directions of projection be at right angles, then x^(2)=2hy\mathrm{x}^2=2 \mathrm{hy} and then one of the possible directions of projection bisects the angle POX.
Question:-05(e) दर्शाइए कि vec(A)=(6xy+z^(3)) hat(i)+(3x^(2)-z) hat(j)+(3xz^(2)-y) hat(k)\overrightarrow{\mathrm{A}}=\left(6 \mathrm{xy}+\mathrm{z}^3\right) \hat{\mathrm{i}}+\left(3 \mathrm{x}^2-\mathrm{z}\right) \hat{\mathrm{j}}+\left(3 x \mathrm{z}^2-\mathrm{y}\right) \hat{\mathrm{k}} अघूर्णी है । phi\phi को भी ज्ञात कीजिए जबकि vec(A)=grad phi\overrightarrow{\mathrm{A}}=\nabla \phi.
Question:-05(e)Show that vec(A)=(6xy+z^(3)) hat(i)+(3x^(2)-z) hat(j)+(3xz^(2)-y) hat(k)\overrightarrow{\mathrm{A}}=\left(6 x y+z^3\right) \hat{i}+\left(3 x^2-z\right) \hat{j}+\left(3 x z^2-y\right) \hat{k} is irrotational. Also find phi\phi such that vec(A)=grad phi\overrightarrow{\mathrm{A}}=\nabla \phi.
Question:-06(a) 2l2 l लम्बाई का एक तार (केबिल) जिसका भार w\mathrm{w} प्रति इकाई (यूनिट) लम्बाई है, एक क्षैतिज रेखा के दो बिन्दुओं P\mathrm{P} तथा Q\mathrm{Q} से लटकी हुई है । दर्शाइए कि तार की विस्तृति (स्पैन) 2l(1-(2h^(2))/(3l^(2)))2 l\left(1-\frac{2 \mathrm{~h}^2}{3 l^2}\right) है, जहाँ h\mathrm{h} तार के कसकर खींची हुई स्थिति में मध्य का झोल है ।
Question:-06(a) A cable of weight w per unit length and length 2l2 l hangs from two points P\mathrm{P} and Q\mathrm{Q} in the same horizontal line. Show that the span of the cable is 2l(1-(2h^(2))/(3l^(2)))2 l\left(1-\frac{2 h^2}{3 l^2}\right), where hh is the sag in the middle of the tightly stretched position.
Question:-06(b) प्राचल-विचरण विधि का उपयोग करके, निम्नलिखित अवकल समीकरण :
(x^(2)-1)(d^(2)y)/(dx^(2))-2x(dy)/(dx)+2y=(x^(2)-1)^(2)\left(x^2-1\right) \frac{d^2 y}{d x^2}-2 x \frac{d y}{d x}+2 y=\left(x^2-1\right)^2
को हल कीजिए, जहाँ समानीत समीकरण का एक हल y=x\mathrm{y}=\mathrm{x} दिया गया है ।
Question:-06(b) Solve the following differential equation by using the method of variation of parameters : (x^(2)-1)(d^(2)y)/(dx^(2))-2x(dy)/(dx)+2y=(x^(2)-1)^(2)\left(x^2-1\right) \frac{d^2 y}{d x^2}-2 x \frac{d y}{d x}+2 y=\left(x^2-1\right)^2, given that y=x\mathrm{y}=\mathrm{x} is one solution of the reduced equation.