The IGNOU BECC-102 Solved Question Paper PDF Download page is designed to help students access high-quality exam resources in one place. Here, you can find ignou solved question paper IGNOU Previous Year Question paper solved PDF that covers all important questions with detailed answers. This page provides IGNOU all Previous year Question Papers in one PDF format, making it easier for students to prepare effectively.
- IGNOU BECC-102 Solved Question Paper in Hindi
- IGNOU BECC-102 Solved Question Paper in English
- IGNOU Previous Year Solved Question Papers (All Courses)
Whether you are looking for IGNOU Previous Year Question paper solved in English or ignou previous year question paper solved in hindi, this page offers both options to suit your learning needs. These solved papers help you understand exam patterns, improve answer writing skills, and boost confidence for upcoming exams.
IGNOU BECC-102 Solved Question Paper PDF

This section provides IGNOU BECC-102 Solved Question Paper PDF in both Hindi and English. These ignou solved question paper IGNOU Previous Year Question paper solved PDF include detailed answers to help you understand exam patterns and improve your preparation. You can also access IGNOU all Previous year Question Papers in one PDF for quick and effective revision before exams.
IGNOU BECC-102 Previous Year Solved Question Paper in Hindi
भाग-क
Q1. निम्नलिखित माँग और आपूर्ति फलन दिए गए हैं : Q d = 10 – 2P t Q s = -5 + 3P t-1 जहाँ Q d = माँग की मात्रा है; Q s = आपूर्ति की मात्रा है; P = कीमत है एवं; t = काल अवधि है। ज्ञात कीजिए : (क) कीमत का काल-पथ। (ख) निर्धारित कीजिए कि काल-पथ स्थिर है, अस्थिर है या नियमित है।
Ans. दिए गए मांग और आपूर्ति फलन हैं: मांग फलन: Q dt = 10 – 2P t आपूर्ति फलन: Q st = -5 + 3P t-1
बाजार संतुलन में, मांग की मात्रा आपूर्ति की मात्रा के बराबर होती है (Q dt = Q st )। 10 – 2P t = -5 + 3P t-1
अब हम P t के लिए समीकरण को हल करते हैं: 2P t = 10 + 5 – 3P t-1 2P t = 15 – 3P t-1 P t = -1.5 P t-1 + 7.5
यह एक प्रथम-कोटि का रैखिक अंतर समीकरण है, जिसका सामान्य रूप Y t = bY t-1 + a है।
(क) कीमत का काल-पथ (Time Path of Price) काल-पथ को ज्ञात करने के लिए, हम पहले विशेष हल (साम्यावस्था कीमत) और फिर पूरक फलन ज्ञात करते हैं।
1. विशेष हल (Particular Solution / Equilibrium Price): साम्यावस्था में, P t = P t-1 = P e होता है। P e = -1.5 P e + 7.5 P e + 1.5 P e = 7.5 2.5 P e = 7.5 P e = 7.5 / 2.5 = 3 अतः, साम्यावस्था कीमत (P e ) 3 है।
2. पूरक फलन (Complementary Function): यह समघात भाग P t = -1.5 P t-1 का हल है। हल का रूप P t = A(b) t है, जहाँ b = -1.5 है। तो, पूरक फलन A(-1.5) t है, जहाँ A एक स्थिरांक है जो प्रारंभिक स्थिति पर निर्भर करता है।
3. सामान्य हल (General Solution): सामान्य हल विशेष हल और पूरक फलन का योग होता है। P t = A(-1.5) t + P e P t = A(-1.5) t + 3
स्थिरांक A को प्रारंभिक कीमत P 0 (जब t=0) का उपयोग करके ज्ञात किया जा सकता है: P 0 = A(-1.5) 0 + 3 P 0 = A + 3 A = P 0 – 3
इसलिए, कीमत का निश्चित काल-पथ है: P t = (P 0 – 3)(-1.5) t + 3
(ख) काल-पथ की स्थिरता (Stability of the Time Path) अंतर समीकरण P t = bP t-1 + a की स्थिरता गुणांक ‘b’ के निरपेक्ष मान पर निर्भर करती है।
- यदि |b| < 1, तो पथ स्थिर (stable) होता है और साम्यावस्था की ओर अभिसरित होता है।
- यदि |b| > 1, तो पथ अस्थिर (unstable) होता है और साम्यावस्था से अपसरित होता है।
- यदि |b| = 1, तो पथ नियमित (regular) या एकसमान दोलनशील होता है।
हमारे समीकरण में, b = -1.5 है। |b| = |-1.5| = 1.5
चूंकि |b| = 1.5 > 1 है, इसलिए कीमत का काल-पथ अस्थिर है।
इसके अतिरिक्त, चूंकि b ऋणात्मक (b < 0) है, पथ दोलनशील (oscillatory) है। क्योंकि यह अस्थिर और दोलनशील दोनों है, इसे विस्फोटक दोलन (explosive oscillations) कहा जाता है। कीमत साम्यावस्था कीमत 3 से दूर और दूर होती जाएगी, और प्रत्येक अवधि में दिशा बदलेगी। यह एक नियमित पथ नहीं है।
Q2. (क) एक फर्म का कुल लागत फलन है : C(x) = x³/3 – 5x² + 28x + 10 जहाँ x द्वारा उत्पादन की मात्रा दर्शाई गई है। उत्पादन पर एक कर लगाया गया है, जो प्रति इकाई ₹ 2 है। उत्पादक इस कर को अपनी लागत में जोड़ देता है। यदि बाजार माँग फलन P = 2530 – 5x (जहाँ P प्रति इकाई कीमत है) , तो ज्ञात कीजिए : (i) x का लाभ अधिकतम करने वाला उत्पादन स्तर (ii) संतुलन कीमत (iii) अधिकतम लाभ (ख) फर्नीचर की माँग (x) को इस समीकरण द्वारा दर्शाया गया है : x = 100 + 0.5y जहाँ y उपभोक्ता की आय को दर्शा रहा है। यदि y = 10,000 हो, तो माँग की आय लोच का मान ज्ञात कीजिए।
Ans.
(क) लाभ अधिकतमकरण विश्लेषण
1. फलन स्थापित करना: प्रारंभिक कुल लागत फलन: C(x) = x³/3 – 5x² + 28x + 10 प्रति इकाई कर = ₹ 2 कर के बाद नया कुल लागत फलन (C T (x)): C T (x) = C(x) + (कर x) = (x³/3 – 5x² + 28x + 10) + 2x C T (x) = x³/3 – 5x² + 30x + 10
मांग फलन: P = 2530 – 5x कुल राजस्व फलन (R(x)): R(x) = P x = (2530 – 5x)x R(x) = 2530x – 5x²
लाभ फलन (π(x)): π(x) = R(x) – C T (x) π(x) = (2530x – 5x²) – (x³/3 – 5x² + 30x + 10) π(x) = 2530x – 5x² – x³/3 + 5x² – 30x – 10 π(x) = -x³/3 + 2500x – 10
2. लाभ अधिकतम करना: लाभ अधिकतमकरण के लिए, हम लाभ फलन का x के सापेक्ष अवकलन करते हैं और इसे शून्य के बराबर रखते हैं (प्रथम कोटि की शर्त)। dπ/dx = d/dx (-x³/3 + 2500x – 10) = -x² + 2500 dπ/dx = 0 => -x² + 2500 = 0 x² = 2500 x = ±√2500 = ±50 चूंकि उत्पादन (x) ऋणात्मक नहीं हो सकता, हम x = 50 लेते हैं।
अब हम द्वितीय कोटि की शर्त की जाँच करते हैं ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह अधिकतम लाभ है। d²π/dx² = d/dx (-x² + 2500) = -2x x = 50 पर, d²π/dx² = -2(50) = -100, जो कि < 0 है। चूंकि दूसरा अवकलज ऋणात्मक है, x = 50 पर लाभ अधिकतम होता है।
(i) लाभ अधिकतम करने वाला उत्पादन स्तर: x = 50 इकाइयाँ।
(ii) संतुलन कीमत: हम x = 50 को मांग फलन में प्रतिस्थापित करते हैं: P = 2530 – 5(50) = 2530 – 250 P = ₹ 2280
(iii) अधिकतम लाभ: हम x = 50 को लाभ फलन में प्रतिस्थापित करते हैं: π(50) = -(50)³/3 + 2500(50) – 10 π(50) = -125000/3 + 125000 – 10 π(50) = ( -125000 + 375000 ) / 3 – 10 π(50) = 250000 / 3 – 10 π(50) = 83333.33 – 10 π(50) = ₹ 83323.33
(ख) मांग की आय लोच
मांग फलन दिया गया है: x = 100 + 0.5y आय स्तर दिया गया है: y = 10,000
मांग की आय लोच (E y ) का सूत्र है: E y = (dx/dy) (y/x)
1. dx/dy ज्ञात करें: x = 100 + 0.5y y के सापेक्ष x का अवकलन करने पर: dx/dy = 0.5
2. y = 10,000 पर x का मान ज्ञात करें: x = 100 + 0.5(10,000) x = 100 + 5000 x = 5100
3. आय लोच की गणना करें: अब हम इन मानों को लोच के सूत्र में प्रतिस्थापित करते हैं: E y = (0.5) (10,000 / 5100) E y = 5000 / 5100 E y = 50 / 51 E y ≈ 0.98
अतः, जब उपभोक्ता की आय ₹ 10,000 है, तो फर्नीचर के लिए मांग की आय लोच लगभग 0.98 है। इसका अर्थ है कि वस्तु एक सामान्य वस्तु है (क्योंकि E y > 0) और यह आय-बेलोचदार है (क्योंकि E y < 1)।
Q3. (क) एक समघात तथा विषमघात अन्तर समीकरण में भेद स्पष्ट कीजिए। (ख) निम्नलिखित अन्तर समीकरण को हल कीजिए : y t+1 – 8y t = 4.(3) t
Ans.
(क) समघात तथा विषमघात अंतर समीकरण में भेद
एक n-वें क्रम के रैखिक अंतर समीकरण को सामान्य रूप में इस प्रकार लिखा जा सकता है: y t+n + a 1 y t+n-1 + … + a n y t = c
यहाँ y आश्रित चर है, t समय (स्वतंत्र चर) है, और a i गुणांक हैं।
समघात अंतर समीकरण (Homogeneous Difference Equation): एक अंतर समीकरण को समघात तब कहा जाता है जब समीकरण में आश्रित चर (y) और उसके लैग्स से स्वतंत्र कोई पद नहीं होता है। दूसरे शब्दों में, यदि उपरोक्त सामान्य रूप में पद ‘c’ सभी t के लिए शून्य के बराबर है (c ≡ 0), तो समीकरण समघात होता है। उदाहरण: y t+1 + 5y t = 0 इसका एकमात्र हल तुच्छ हल (trivial solution), y t = 0 है, जब तक कि प्रारंभिक स्थितियाँ इसे गैर-तुच्छ न बना दें। इन समीकरणों का हल पूरक फलन (complementary function) कहलाता है।
विषमघात अंतर समीकरण (Non-homogeneous Difference Equation): एक अंतर समीकरण को विषमघात तब कहा जाता है जब उसमें आश्रित चर (y) और उसके लैग्स से स्वतंत्र एक पद होता है। यदि उपरोक्त सामान्य रूप में पद ‘c’ शून्य के बराबर नहीं है (c ≠ 0), तो समीकरण विषमघात होता है। इस पद ‘c’ को कभी-कभी समीकरण का ‘ forcing term’ कहा जाता है। उदाहरण: y t+1 + 5y t = 12 विषमघात समीकरण का सामान्य हल दो भागों का योग होता है: 1. पूरक फलन (Complementary Function, y c ): यह संबंधित समघात समीकरण (c=0 मानकर) का सामान्य हल है। 2. विशेष हल (Particular Solution, y p ): यह पूर्ण विषमघात समीकरण का कोई भी हल है, जो साम्यावस्था को दर्शाता है।
मुख्य अंतर:
- संरचना: समघात समीकरण में केवल आश्रित चर और उसके लैग्स वाले पद होते हैं। विषमघात समीकरण में एक अतिरिक्त स्थिरांक या स्वतंत्र चर का फलन होता है।
- हल: समघात समीकरण का हल (पूरक फलन) प्रणाली की आंतरिक गतिशीलता का वर्णन करता है। विषमघात समीकरण का हल (पूरक फलन + विशेष हल) आंतरिक गतिशीलता और बाहरी शक्तियों द्वारा संचालित साम्यावस्था की ओर की गति दोनों को दर्शाता है।
(ख) निम्नलिखित अंतर समीकरण को हल कीजिए: y t+1 – 8y t = 4.(3) t
यह एक प्रथम-कोटि का रैखिक विषमघात अंतर समीकरण है। इसका सामान्य हल (y t ) पूरक फलन (y c ) और विशेष हल (y p ) का योग है। y t = y c + y p
1. पूरक फलन (y c ) ज्ञात करना: हम संबंधित समघात समीकरण को हल करते हैं: y t+1 – 8y t = 0 इसका हल y c = A(b) t रूप का होता है। y t = b t को समीकरण में प्रतिस्थापित करने पर: b t+1 – 8b t = 0 b t (b – 8) = 0 अभिलक्षणिक समीकरण (characteristic equation) b – 8 = 0 है, जिसका हल b = 8 है। अतः, पूरक फलन है: y c = A(8) t , जहाँ A एक स्थिरांक है।
2. विशेष हल (y p ) ज्ञात करना: विषमघात पद 4(3) t है। हम एक परीक्षण हल (trial solution) मानते हैं जो इस पद के समान रूप का हो: मान लीजिए y p = C(3) t , जहाँ C एक स्थिरांक है। अब हम y p को मूल समीकरण में प्रतिस्थापित करते हैं: y t+1 = C(3) t+1 C(3) t+1 – 8[C(3) t ] = 4(3) t C(3)(3) t – 8C(3) t = 4(3) t 3C(3) t – 8C(3) t = 4(3) t (3) t से भाग देने पर: 3C – 8C = 4 -5C = 4 C = -4/5
इसलिए, विशेष हल है: y p = (-4/5)(3) t
3. सामान्य हल (y t ) ज्ञात करना: सामान्य हल y c और y p का योग है: y t = A(8) t – (4/5)(3) t
यह दिए गए अंतर समीकरण का पूर्ण हल है। स्थिरांक A का मान एक प्रारंभिक स्थिति (जैसे y 0 ) दिए जाने पर ज्ञात किया जा सकता है।
Q4. (क) मान ज्ञात कीजिए : ∫(0 से 1) x²eˣ dx (ख) माँग फलन P = 20 – 5x तथा आपूर्ति फलन P = 4 + 3x है, जहाँ P कीमत और x मात्रा है। ज्ञात कीजिए : (i) उपभोक्ता का अतिरेक (ii) उत्पादक का अतिरेक
Ans.
(क) निश्चित समाकलन का मान ज्ञात करना
हमें ∫(0 से 1) x²eˣ dx का मान ज्ञात करना है। हम खंडशः समाकलन (Integration by Parts) का उपयोग करेंगे, जिसका सूत्र है: ∫u dv = uv – ∫v du.
पहला चरण: मान लीजिए u = x² और dv = eˣ dx. तो du = 2x dx और v = ∫eˣ dx = eˣ.
सूत्र का उपयोग करने पर: ∫x²eˣ dx = x²eˣ – ∫eˣ(2x) dx ∫x²eˣ dx = x²eˣ – 2∫xeˣ dx
दूसरा चरण: अब हमें ∫xeˣ dx का मान ज्ञात करने के लिए फिर से खंडशः समाकलन का उपयोग करना होगा। मान लीजिए u = x और dv = eˣ dx. तो du = dx और v = eˣ.
∫xeˣ dx = xeˣ – ∫eˣ dx = xeˣ – eˣ
तीसरा चरण: अब इस परिणाम को पहले चरण के समीकरण में प्रतिस्थापित करें: ∫x²eˣ dx = x²eˣ – 2(xeˣ – eˣ) ∫x²eˣ dx = x²eˣ – 2xeˣ + 2eˣ
चौथा चरण: अब हम 0 से 1 तक की सीमाओं के साथ निश्चित समाकलन का मान ज्ञात करते हैं: [x²eˣ – 2xeˣ + 2eˣ]¹₀
पहले x = 1 प्रतिस्थापित करें: (1)²e¹ – 2(1)e¹ + 2e¹ = e – 2e + 2e = e
फिर x = 0 प्रतिस्थापित करें: (0)²e⁰ – 2(0)e⁰ + 2e⁰ = 0 – 0 + 2(1) = 2
अंतिम परिणाम ऊपरी सीमा के मान से निचली सीमा के मान को घटाकर प्राप्त होता है: मान = (e) – (2) = e – 2 अतः, ∫(0 से 1) x²eˣ dx का मान e – 2 है।
(ख) उपभोक्ता और उत्पादक का अतिरेक
1. साम्यावस्था कीमत और मात्रा ज्ञात करना: साम्यावस्था में, मांग कीमत आपूर्ति कीमत के बराबर होती है। मांग फलन: P = 20 – 5x आपूर्ति फलन: P = 4 + 3x
20 – 5x = 4 + 3x 20 – 4 = 3x + 5x 16 = 8x x e = 2 (साम्यावस्था मात्रा)
अब हम साम्यावस्था कीमत (P e ) ज्ञात करने के लिए x e = 2 को किसी भी फलन में प्रतिस्थापित करते हैं: P e = 4 + 3(2) = 4 + 6 = 10 या P e = 20 – 5(2) = 20 – 10 = 10 P e = 10 (साम्यावस्था कीमत)
(i) उपभोक्ता का अतिरेक (Consumer Surplus – CS): यह मांग वक्र के नीचे और साम्यावस्था कीमत रेखा के ऊपर का क्षेत्र है। इसकी गणना निम्न समाकलन द्वारा की जा सकती है: CS = ∫(0 से x e ) [मांग फलन – P e ] dx CS = ∫(0 से 2) [(20 – 5x) – 10] dx CS = ∫(0 से 2) (10 – 5x) dx
समाकलन करने पर: CS = [10x – 5x²/2]²₀ CS = (10(2) – 5(2)²/2) – (10(0) – 5(0)²/2) CS = (20 – 5(4)/2) – 0 CS = 20 – 10 = 10
वैकल्पिक रूप से (त्रिभुज का क्षेत्रफल): CS = ½ आधार ऊँचाई आधार = x e = 2 ऊँचाई = (मांग वक्र का P-अक्ष पर अंतःखंड) – P e = 20 – 10 = 10 CS = ½ 2 10 = 10
(ii) उत्पादक का अतिरेक (Producer Surplus – PS): यह साम्यावस्था कीमत रेखा के नीचे और आपूर्ति वक्र के ऊपर का क्षेत्र है। PS = ∫(0 से x e ) [P e – आपूर्ति फलन] dx PS = ∫(0 से 2) [10 – (4 + 3x)] dx PS = ∫(0 से 2) (6 – 3x) dx
समाकलन करने पर: PS = [6x – 3x²/2]²₀ PS = (6(2) – 3(2)²/2) – 0 PS = (12 – 3(4)/2) – 0 PS = 12 – 6 = 6
वैकल्पिक रूप से (त्रिभुज का क्षेत्रफल): PS = ½ आधार ऊँचाई आधार = x e = 2 ऊँचाई = P e – (आपूर्ति वक्र का P-अक्ष पर अंतःखंड) = 10 – 4 = 6 PS = ½ 2 6 = 6
अतः, उपभोक्ता का अतिरेक 10 है और उत्पादक का अतिरेक 6 है।
भाग-ख
Q5. (क) निम्नलिखित की व्याख्या कीजिए : (i) प्रमेय (ii) प्रमाण (ख) संक्षेप में विभिन्न प्रकार के प्रमाणों पर चर्चा कीजिए।
Ans.
(क) प्रमेय और प्रमाण की व्याख्या
(i) प्रमेय (Theorem): गणित और तर्कशास्त्र में, एक प्रमेय एक ऐसा कथन है जिसे पहले से स्थापित कथनों, जैसे कि अन्य प्रमेयों, और सामान्य रूप से स्वीकृत कथनों, जैसे कि अभिगृहीतों (axioms), के आधार पर सत्य सिद्ध किया गया हो। यह अनिवार्य रूप से एक गैर-स्पष्ट कथन है जिसकी सच्चाई को तार्किक निगमन (logical deduction) के माध्यम से प्रदर्शित किया गया है। एक प्रमेय की संरचना में आम तौर पर दो भाग होते हैं:
- परिकल्पना (Hypotheses): वे शर्तें या स्थितियाँ जिन्हें सत्य माना जाता है।
- निष्कर्ष (Conclusion): वह कथन जो परिकल्पनाओं के सत्य होने पर तार्किक रूप से अनुसरण करता है।
उदाहरण के लिए, पाइथागोरस का प्रमेय कहता है कि “किसी भी समकोण त्रिभुज में, कर्ण का वर्ग अन्य दो भुजाओं के वर्गों के योग के बराबर होता है।” यहाँ, परिकल्पना यह है कि हमारे पास एक समकोण त्रिभुज है, और निष्कर्ष भुजाओं के बीच का संबंध है।
(ii) प्रमाण (Proof): एक प्रमाण एक कठोर और औपचारिक तार्किक तर्क है जो यह प्रदर्शित करता है कि कोई प्रमेय या कथन संदेह से परे सत्य है, बशर्ते कि अभिगृहीत सत्य हों। एक प्रमाण परिकल्पनाओं से शुरू होता है और चरण-दर-चरण तार्किक निगमन के माध्यम से निष्कर्ष तक पहुँचता है। प्रत्येक चरण को एक परिभाषा, एक अभिगृहीत, या पहले से सिद्ध प्रमेय द्वारा उचित ठहराया जाना चाहिए। एक गणितीय प्रमाण का उद्देश्य केवल यह दिखाना नहीं है कि कोई कथन सत्य है, बल्कि यह भी समझाना है कि यह क्यों सत्य है। यह गणितीय ज्ञान की नींव है, जो अनुमान और अंतर्ज्ञान को निश्चितता में बदल देता है।
(ख) प्रमाणों के विभिन्न प्रकार
गणित में किसी प्रमेय को सिद्ध करने के लिए कई रणनीतियों या विधियों का उपयोग किया जाता है। कुछ प्रमुख प्रकार निम्नलिखित हैं:
1. प्रत्यक्ष प्रमाण (Direct Proof): यह प्रमाण का सबसे सीधा तरीका है। इसमें, हम परिकल्पनाओं (दिए गए तथ्यों) से शुरू करते हैं और तार्किक चरणों की एक श्रृंखला के माध्यम से सीधे निष्कर्ष पर पहुँचते हैं। प्रत्येक चरण पिछले चरण से या ज्ञात तथ्यों से तार्किक रूप से अनुसरण करता है। उदाहरण: यह सिद्ध करना कि दो सम संख्याओं का योग हमेशा सम होता है।
2. विरोधाभास द्वारा प्रमाण (Proof by Contradiction / Reductio ad absurdum): इस विधि में, हम यह मानकर शुरू करते हैं कि जिस कथन को हम सिद्ध करना चाहते हैं वह असत्य है। फिर हम तार्किक निगमन का उपयोग करके दिखाते हैं कि यह धारणा एक तार्किक विरोधाभास की ओर ले जाती है (जैसे 1=0)। चूँकि एक तार्किक विरोधाभास असंभव है, हमारी प्रारंभिक धारणा (कि कथन असत्य था) गलत होनी चाहिए, और इसलिए कथन सत्य होना चाहिए। उदाहरण: यह सिद्ध करना कि √2 एक अपरिमेय संख्या है।
3. प्रतिपरिवर्तित द्वारा प्रमाण (Proof by Contrapositive): “यदि P, तो Q” जैसे कथन को सिद्ध करने के लिए, हम इसके तार्किक रूप से समतुल्य प्रतिपरिवर्तित कथन “यदि Q नहीं, तो P नहीं” को सिद्ध करते हैं। कभी-कभी प्रतिपरिवर्तित कथन को सीधे सिद्ध करना आसान होता है। उदाहरण: सिद्ध करना “यदि n² सम है, तो n सम है।” हम इसके प्रतिपरिवर्तित “यदि n विषम है, तो n² विषम है” को सिद्ध करते हैं।
4. आगमन द्वारा प्रमाण (Proof by Induction): इस तकनीक का उपयोग उन कथनों को सिद्ध करने के लिए किया जाता है जो सभी प्राकृतिक संख्याओं (या पूर्णांकों की एक अनंत श्रृंखला) के लिए सत्य हैं। इसके दो मुख्य चरण होते हैं:
- आधार मामला (Base Case): यह दिखाना कि कथन पहली संख्या (जैसे n=1) के लिए सत्य है।
- आगमनात्मक चरण (Inductive Step): यह मानना कि कथन किसी यादृच्छिक संख्या k के लिए सत्य है (आगमनात्मक परिकल्पना), और फिर यह सिद्ध करना कि यह अगली संख्या k+1 के लिए भी सत्य होना चाहिए।
उदाहरण: सिद्ध करना कि पहली n प्राकृतिक संख्याओं का योग n(n+1)/2 है।
Q6. (क) एक ऐसे वृत्त का समीकरण सूत्र ज्ञात कीजिए जिसका केन्द्र (2, -3) तथा त्रिज्या 5 हो। (ख) दर्शाइए कि y² + 4x = -8 एक परवलय है।
Ans.
(क) वृत्त का समीकरण
एक वृत्त का मानक समीकरण, जिसका केंद्र (h, k) और त्रिज्या r है, इस प्रकार दिया जाता है: (x – h)² + (y – k)² = r²
दिए गए प्रश्न में, हमारे पास है: केंद्र (h, k) = (2, -3) त्रिज्या (r) = 5
इन मानों को मानक समीकरण में प्रतिस्थापित करने पर: (x – 2)² + (y – (-3))² = 5² (x – 2)² + (y + 3)² = 25
यह वृत्त का मानक रूप में समीकरण है।
यदि हम इस समीकरण का विस्तार करके सामान्य रूप प्राप्त करना चाहें, तो हम द्विपदों का वर्ग करते हैं: (x² – 2 x 2 + 2²) + (y² + 2 y 3 + 3²) = 25 (x² – 4x + 4) + (y² + 6y + 9) = 25
पदों को पुनर्व्यवस्थित करने पर: x² + y² – 4x + 6y + 4 + 9 – 25 = 0 x² + y² – 4x + 6y – 12 = 0
यह वृत्त का सामान्य रूप में समीकरण है। दोनों ही उत्तर सही हैं, लेकिन मानक रूप (x – 2)² + (y + 3)² = 25 अधिक जानकारीपूर्ण है क्योंकि यह सीधे केंद्र और त्रिज्या को दर्शाता है।
(ख) यह दर्शाना कि दिया गया समीकरण एक परवलय है
दिया गया समीकरण है: y² + 4x = -8
एक परवलय को एक ऐसे बिंदु के बिन्दुपथ के रूप में परिभाषित किया जाता है जो एक निश्चित बिंदु (नाभि) और एक निश्चित रेखा (नियता) से समान दूरी पर रहता है। परवलय के मानक समीकरणों के दो मुख्य रूप हैं: 1. (y – k)² = 4a(x – h) (क्षैतिज परवलय, जो बाएँ या दाएँ खुलता है) 2. (x – h)² = 4a(y – k) (ऊर्ध्वाधर परवलय, जो ऊपर या नीचे खुलता है)
यहाँ, (h, k) परवलय का शीर्ष है।
हम दिए गए समीकरण को इन मानक रूपों में से किसी एक में पुनर्व्यवस्थित करने का प्रयास करेंगे। y² + 4x = -8
y² वाले पद को एक तरफ और x वाले पद को दूसरी तरफ रखें: y² = -4x – 8
अब, x वाले पदों से एक सामान्य गुणक बाहर निकालें ताकि x का गुणांक 1 हो जाए: y² = -4(x + 2)
इस समीकरण की तुलना मानक क्षैतिज परवलय समीकरण (y – k)² = 4a(x – h) से करने पर, हम देख सकते हैं कि यह पूरी तरह से मेल खाता है।
यहाँ:
- k = 0
- h = -2
- 4a = -4, जिसका अर्थ है a = -1
चूंकि दिया गया समीकरण y² = -4(x + 2) को परवलय के मानक रूप में लिखा जा सकता है, यह एक परवलय को निरूपित करता है।
विशेष रूप से, यह एक क्षैतिज परवलय है जिसका शीर्ष (-2, 0) पर है। चूंकि ‘a’ का मान ऋणात्मक है, यह बाईं ओर खुलता है।
Q7. (क) संक्षेप में समझाइए कि वर्तमान मूल्य क्या होता है। यह बट्टाकरण के नियम से किस प्रकार संबंधित होता है? (ख) किसी फर्म ने किसी वस्तु को ₹ 20,000 वार्षिक की 8 किश्तों पर खरीदा है। भुगतान प्रत्येक वर्ष के आरम्भ में किया जाता है। यदि ब्याज दर 20% वार्षिक हो, तो फर्म द्वारा किए गए समस्त भुगतानों का वर्तमान मूल्य क्या होगा?
Ans.
(क) वर्तमान मूल्य और बट्टाकरण (Present Value and Discounting)
वर्तमान मूल्य (Present Value – PV): वर्तमान मूल्य एक वित्तीय अवधारणा है जो बताती है कि भविष्य में प्राप्त होने वाली धनराशि या नकदी प्रवाह की एक श्रृंखला का आज के समय में क्या मूल्य है। यह “धन के समय मूल्य” (Time Value of Money) के सिद्धांत पर आधारित है, जिसका मूल विचार यह है कि आज प्राप्त हुआ एक रुपया भविष्य में प्राप्त होने वाले एक रुपये से अधिक मूल्यवान है। इसका कारण यह है कि आज प्राप्त धन को निवेश किया जा सकता है और उस पर ब्याज कमाया जा सकता है, जिससे भविष्य में उसका मूल्य बढ़ जाएगा। इसलिए, भविष्य के धन का आज का मूल्य कम होता है।
बट्टाकरण के नियम से संबंध (Relation to Discounting):
बट्टाकरण (Discounting) वह प्रक्रिया है जिसका उपयोग भविष्य की राशि के वर्तमान मूल्य की गणना के लिए किया जाता है। यह चक्रवृद्धि ब्याज की प्रक्रिया के ठीक विपरीत है। चक्रवृद्धि ब्याज में हम वर्तमान मूल्य से भविष्य का मूल्य (Future Value – FV) ज्ञात करते हैं, जबकि बट्टाकरण में हम भविष्य के मूल्य से वर्तमान मूल्य (PV) ज्ञात करते हैं।
बट्टाकरण का मूल सूत्र है: PV = FV / (1 + r)ⁿ जहाँ:
- PV = वर्तमान मूल्य
- FV = भविष्य का मूल्य (n अवधियों के बाद प्राप्त होने वाली राशि)
- r = बट्टा दर (discount rate) या ब्याज दर प्रति अवधि
- n = अवधियों की संख्या
यह सूत्र दिखाता है कि भविष्य की राशि को उसके वर्तमान मूल्य में बदलने के लिए उसे (1 + r)ⁿ से “बट्टा” या विभाजित किया जाता है। बट्टा दर जितनी अधिक होगी और समय अवधि जितनी लंबी होगी, भविष्य की राशि का वर्तमान मूल्य उतना ही कम होगा।
(ख) वार्षिकी का वर्तमान मूल्य (Present Value of an Annuity)
यह एक वार्षिकी (annuity) का प्रश्न है, क्योंकि इसमें एक निश्चित अवधि के लिए नियमित भुगतान शामिल है। चूंकि भुगतान प्रत्येक वर्ष के आरम्भ में किया जाता है, यह एक अग्रिम देय वार्षिकी (Annuity Due) है।
दिए गए मान: वार्षिक भुगतान (Pmt) = ₹ 20,000 अवधियों की संख्या (n) = 8 वर्ष ब्याज दर (r) = 20% प्रति वर्ष = 0.20
अग्रिम देय वार्षिकी के वर्तमान मूल्य (PV due ) का सूत्र है: PV due = Pmt [ (1 – (1 + r)⁻ⁿ) / r ] (1 + r)
हम चरण-दर-चरण गणना करेंगे:
1. (1 + r)⁻ⁿ की गणना करें: (1 + 0.20)⁻⁸ = (1.2)⁻⁸ 1.2⁻⁸ ≈ 0.2325679
2. कोष्ठक वाले भाग की गणना करें: [ (1 – 0.2325679) / 0.20 ] = [ 0.7674321 / 0.20 ] ≈ 3.83716 यह साधारण वार्षिकी का गुणक (annuity factor) है।
3. अग्रिम देय वार्षिकी के लिए समायोजन करें: अब इस गुणक को (1 + r) से गुणा करें: 3.83716 (1 + 0.20) = 3.83716 1.2 ≈ 4.604592
4. वर्तमान मूल्य की गणना करें: PV due = Pmt (अग्रिम देय वार्षिकी गुणक) PV due = 20,000 4.604592 PV due = 92,091.84
अतः, 20% की ब्याज दर पर 8 वर्षों के लिए ₹ 20,000 के वार्षिक भुगतान के कुल नकदी प्रवाह का वर्तमान मूल्य लगभग ₹ 92,091.84 है।
Q8. एक मकड़-जाल प्रतिमान की आधारिक रचना पर चर्चा कीजिए।
Ans.
मकड़-जाल प्रतिमान (Cobweb Model) एक आर्थिक मॉडल है जो यह बताता है कि कुछ विशेष प्रकार के बाजारों में कीमतों में समय-समय पर उतार-चढ़ाव क्यों हो सकता है। यह चक्रीय आपूर्ति और मांग का एक क्लासिक गतिशील मॉडल है, जो विशेष रूप से उन बाजारों पर लागू होता है जहां उत्पादन निर्णय और वास्तविक आपूर्ति के बीच एक समय अंतराल (time lag) होता है, जैसे कि कृषि।
आधारिक रचना और मान्यताएँ (Basic Setup and Assumptions): मकड़-जाल मॉडल निम्नलिखित प्रमुख मान्यताओं पर आधारित है:
1. उत्पादन में समय अंतराल (Time Lag in Production): मॉडल की सबसे महत्वपूर्ण मान्यता यह है कि आपूर्ति की मात्रा को तुरंत समायोजित नहीं किया जा सकता है। उत्पादकों को उत्पादन के बारे में निर्णय पहले लेना पड़ता है, और वास्तविक फसल या उत्पाद बाद में बाजार में आता है। इसका मतलब है कि वर्तमान अवधि (t) में आपूर्ति की मात्रा (Qˢ t ) पिछली अवधि (t-1) की कीमत (P t-1 ) पर आधारित होती है। गणितीय रूप से:
Qˢ t = f(P t-1 )
2. भोले-भाले उत्पादक (Naive Producers): मॉडल यह मानता है कि उत्पादक “भोले” हैं या उनकी अपेक्षाएँ स्थैतिक (static) हैं। वे अपनी वर्तमान उत्पादन योजनाओं को केवल पिछली अवधि की बाजार कीमत के आधार पर बनाते हैं। वे भविष्य की कीमतों का अनुमान लगाने का प्रयास नहीं करते हैं और यह नहीं सीखते हैं कि उनकी अपनी उत्पादन क्रियाएं भविष्य की कीमत को प्रभावित करेंगी।
3. मांग का तत्काल समायोजन (Instantaneous Demand Adjustment): इसके विपरीत, उपभोक्ता तुरंत प्रतिक्रिया करते हैं। वर्तमान अवधि (t) में मांग की मात्रा (Qᵈ t ) उसी अवधि की वर्तमान कीमत (P t ) पर निर्भर करती है। गणितीय रूप से:
Qᵈ t = g(P t )
4. बाजार समाशोधन (Market Clearing): प्रत्येक अवधि में, बाजार कीमत उस स्तर पर समायोजित हो जाती है जहां मांग की मात्रा उपलब्ध आपूर्ति की मात्रा के बराबर हो जाती है। चूंकि आपूर्ति पहले से निर्धारित होती है, कीमत मांग वक्र के साथ समायोजित होती है। गणितीय रूप से:
Qᵈ t = Qˢ t
मॉडल की गतिशीलता (Dynamics of the Model): इन मान्यताओं के संयोजन से कीमतों और मात्राओं में एक गतिशील प्रक्रिया उत्पन्न होती है।
- मान लीजिए अवधि t-1 में कीमत अधिक थी।
- भोले-भाले उत्पादक इस उच्च कीमत से प्रोत्साहित होकर अवधि t के लिए अपना उत्पादन बढ़ा देते हैं (Qˢ t बढ़ जाती है)।
- जब यह बढ़ी हुई आपूर्ति अवधि t में बाजार में आती है, तो इसे बेचने के लिए कीमत को गिरना पड़ता है (P t कम हो जाती है)।
- अब, अवधि t में कम कीमत के कारण, उत्पादक अवधि t+1 के लिए अपना उत्पादन कम कर देते हैं।
- जब यह कम आपूर्ति अवधि t+1 में बाजार में आती है, तो कीमत फिर से बढ़ जाती है।
यह प्रक्रिया समय के साथ कीमतों और मात्राओं में दोलन (oscillation) पैदा करती है। जब इन बिंदुओं को मांग और आपूर्ति आरेख पर अंकित किया जाता है, तो वे एक मकड़ी के जाल जैसा पैटर्न बनाते हैं, इसीलिए इसे “मकड़-जाल मॉडल” कहा जाता है।
मॉडल का परिणाम (स्थिरता, अस्थिरता या नियमित दोलन) मांग और आपूर्ति वक्रों के सापेक्ष ढलान पर निर्भर करता है।
Q9. (क) यदि किसी A.P. का 7वाँ पद उसके 11वें पद के समान हो, तो सिद्ध कीजिए कि उसके 18वें पद का मान शून्य होगा। (ख) A.P. = 6, 9, 12, 15, …, 102 में अन्त से 28वाँ पद ज्ञात कीजिए।
Ans.
(क) समांतर श्रेणी (A.P.) का गुण सिद्ध करना
नोट: प्रश्न में एक संभावित टंकण त्रुटि है। “7वाँ पद उसके 11वें पद के समान हो” (a₇ = a₁₁) का अर्थ होगा कि सार्व अंतर शून्य है, जिससे 18वाँ पद शून्य नहीं होगा (जब तक कि पहला पद शून्य न हो)। एक मानक समस्या यह है कि “7वें पद का 7 गुना 11वें पद के 11 गुने के बराबर है”। हम इस संशोधित और तार्किक प्रश्न को हल करेंगे।
संशोधित प्रश्न: यदि किसी A.P. में 7वें पद का 7 गुना उसके 11वें पद के 11 गुने के बराबर है, तो सिद्ध कीजिए कि उसका 18वाँ पद शून्य होगा।
मान लीजिए कि A.P. का पहला पद ‘a’ है और सार्व अंतर ‘d’ है। A.P. का n-वाँ पद (aₙ) इस प्रकार दिया जाता है: aₙ = a + (n – 1)d
प्रश्न के अनुसार: 7 × (7वाँ पद) = 11 × (11वाँ पद) 7 × a₇ = 11 × a₁₁
a₇ और a₁₁ के लिए सूत्र प्रतिस्थापित करने पर: a₇ = a + (7 – 1)d = a + 6d a₁₁ = a + (11 – 1)d = a + 10d
अब इन मानों को शर्त में रखें: 7(a + 6d) = 11(a + 10d)
समीकरण को हल करें: 7a + 42d = 11a + 110d
पदों को पुनर्व्यवस्थित करें: 7a – 11a = 110d – 42d -4a = 68d a = – (68/4)d a = -17d
अब हमें 18वाँ पद (a₁₈) ज्ञात करना है। a₁₈ = a + (18 – 1)d a₁₈ = a + 17d
‘a’ का मान (-17d) प्रतिस्थापित करने पर: a₁₈ = (-17d) + 17d a₁₈ = 0
अतः, यह सिद्ध होता है कि A.P. का 18वाँ पद शून्य है।
(ख) अंत से पद ज्ञात करना
नोट: अंग्रेजी प्रश्नपत्र में दी गई श्रृंखला (6, 9, 2, 5, 8) एक A.P. नहीं है। हम हिंदी प्रश्नपत्र में दी गई सही A.P. (6, 9, 12, 15, …, 102) का उपयोग करेंगे।
दी गई समांतर श्रेणी (A.P.) है: 6, 9, 12, 15, …, 102.
यहाँ: पहला पद (a) = 6 सार्व अंतर (d) = 9 – 6 = 3 अंतिम पद (l) = 102
हमें अंत से 28वाँ पद ज्ञात करना है। इसके लिए दो विधियाँ हैं:
विधि 1: श्रेणी को उलटना यदि हम A.P. को उलट दें, तो अंत से 28वाँ पद नई श्रेणी का शुरू से 28वाँ पद होगा। उलटी श्रेणी: 102, 99, 96, …, 6. नई श्रेणी के लिए: पहला पद (a’) = 102 सार्व अंतर (d’) = 99 – 102 = -3
अब इस नई श्रेणी का 28वाँ पद (T₂₈) ज्ञात करें: T₂₈ = a’ + (n – 1)d’ T₂₈ = 102 + (28 – 1)(-3) T₂₈ = 102 + 27(-3) T₂₈ = 102 – 81 T₂₈ = 21
विधि 2: सूत्र का उपयोग करना अंत से m-वाँ पद ज्ञात करने का एक सीधा सूत्र है: l – (m – 1)d यहाँ, l = 102, m = 28, और d = 3.
अंत से 28वाँ पद = 102 – (28 – 1) 3 = 102 – (27) 3 = 102 – 81 = 21
अतः, दी गई A.P. में अंत से 28वाँ पद 21 है।
Q10. एक उत्तल संयोजन से आप क्या समझते हैं? उत्तल संयोजन की अवधारणा का प्रयोग करते हुए एक उन्नतोदर समुच्चय की संकल्पना की व्याख्या कीजिए।
Ans.
उत्तल संयोजन (Convex Combination)
एक उत्तल संयोजन किसी सदिश समष्टि (vector space) में बिंदुओं (या सदिशों) का एक रैखिक संयोजन (linear combination) है। यदि हमारे पास बिंदुओं का एक समुच्चय {x₁, x₂, …, xₙ} है, तो इन बिंदुओं का एक उत्तल संयोजन एक नया बिंदु ‘x’ होता है जिसे इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
x = λ₁x₁ + λ₂x₂ + … + λₙxₙ
यह संयोजन निम्नलिखित दो शर्तों को पूरा करता है: 1. सभी गुणांक (λᵢ) गैर-ऋणात्मक होने चाहिए, अर्थात् λᵢ ≥ 0 सभी i = 1, …, n के लिए। 2. सभी गुणांकों का योग 1 के बराबर होना चाहिए, अर्थात् Σ λᵢ = 1 ।
ज्यामितीय रूप से, दो बिंदुओं, x₁ और x₂, का उत्तल संयोजन x = λx₁ + (1-λ)x₂ (जहाँ 0 ≤ λ ≤ 1) उन सभी बिंदुओं को दर्शाता है जो x₁ और x₂ को जोड़ने वाले रेखा खंड (line segment) पर स्थित हैं। जब λ=0, तो x=x₂; जब λ=1, तो x=x₁; और जब λ 0 और 1 के बीच होता है, तो x उन दोनों के बीच एक बिंदु होता है।
उन्नतोदर समुच्चय (Convex Set) की संकल्पना
उत्तल संयोजन की अवधारणा का उपयोग करके, हम एक उन्नतोदर समुच्चय (या उत्तल समुच्चय) को सटीक रूप से परिभाषित कर सकते हैं।
परिभाषा: एक समुच्चय ‘S’ को एक उन्नतोदर समुच्चय कहा जाता है यदि उस समुच्चय में से किन्हीं भी दो बिंदुओं को चुनने पर, उन दो बिंदुओं को जोड़ने वाला पूरा रेखा खंड भी पूरी तरह से उसी समुच्चय ‘S’ के भीतर स्थित हो।
उत्तल संयोजन के संदर्भ में, इस परिभाषा को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
एक समुच्चय S उन्नतोदर है यदि, समुच्चय S से संबंधित किन्हीं भी दो बिंदुओं x₁ और x₂ (अर्थात् x₁, x₂ ∈ S) के लिए, उनका कोई भी उत्तल संयोजन भी S में ही होता है।
गणितीय रूप से: S एक उन्नतोदर समुच्चय है यदि ∀ x₁, x₂ ∈ S, और ∀ λ ∈ [0, 1], बिंदु λx₁ + (1-λ)x₂ भी S में है।
व्याख्या: यह परिभाषा अनिवार्य रूप से कहती है कि आप समुच्चय के किन्हीं भी दो बिंदुओं के बीच एक सीधी रेखा खींचकर समुच्चय को “छोड़” नहीं सकते हैं। यदि आप ऐसा कर सकते हैं, तो समुच्चय उन्नतोदर नहीं है (उसे अवतल या गैर-उन्नतोदर कहा जाता है)।
उदाहरण:
- एक वृत्त (और उसका आंतरिक भाग), एक त्रिभुज, एक आयत – ये सभी उन्नतोदर समुच्चय हैं। आप किन्हीं भी दो आंतरिक बिंदुओं के बीच एक रेखा खींच सकते हैं और वह रेखा पूरी तरह से आकृति के अंदर रहेगी।
- एक तारे का आकार या अर्धचंद्र का आकार गैर-उन्नतोदर समुच्चय हैं। आप दो बिंदु पा सकते हैं (जैसे, तारे के दो अलग-अलग सिरों पर) जिन्हें जोड़ने वाली रेखा का कुछ हिस्सा आकृति के बाहर से होकर गुजरता है।
अर्थशास्त्र में, यह अवधारणा उत्पादन संभावना समुच्चय (production possibility sets) और बजट सेट (budget sets) को परिभाषित करने में महत्वपूर्ण है, जो आमतौर पर उन्नतोदर माने जाते हैं।
भाग-ग
Q11. निम्नलिखित परिसीमाओं का आकलन कीजिए: (क) lim (x→0) (3x² – x) / (x³ + 1) (ख) lim (x→1) (x² – 1) / (2x² – 7x + 5)
Ans.
(क) lim (x→0) (3x² – x) / (x³ + 1)
यह एक परिमेय फलन की सीमा है। सीमा का मूल्यांकन करने के लिए, हम पहले यह देखने का प्रयास करते हैं कि क्या हम सीधे x का मान प्रतिस्थापित कर सकते हैं।
x = 0 को फलन में प्रतिस्थापित करने पर: अंश: 3(0)² – 0 = 0 हर: (0)³ + 1 = 1
चूंकि हर शून्य नहीं है, हम सीधे प्रतिस्थापन द्वारा सीमा का मूल्यांकन कर सकते हैं: सीमा = 0 / 1 = 0
अतः, lim (x→0) (3x² – x) / (x³ + 1) = 0
(ख) lim (x→1) (x² – 1) / (2x² – 7x + 5)
सबसे पहले, हम x = 1 को सीधे प्रतिस्थापित करने का प्रयास करते हैं: अंश: (1)² – 1 = 1 – 1 = 0 हर: 2(1)² – 7(1) + 5 = 2 – 7 + 5 = 0
हमें 0/0 का रूप मिलता है, जो एक अनिर्धार्य रूप (indeterminate form) है। इसका मतलब है कि हमें सीमा का मूल्यांकन करने के लिए आगे के विश्लेषण की आवश्यकता है। हम इसे दो तरीकों से कर सकते हैं: गुणनखंडन या ल’हॉपिटल का नियम।
विधि 1: गुणनखंडन (Factorization) चूंकि x=1 पर अंश और हर दोनों शून्य हो जाते हैं, इसका मतलब है कि (x-1) दोनों का एक गुणनखंड है।
अंश का गुणनखंडन: x² – 1 = (x – 1)(x + 1) (a² – b² = (a-b)(a+b) का उपयोग करके)
हर का गुणनखंडन (2x² – 7x + 5): हम मध्य पद को विभाजित कर सकते हैं: 2x² – 2x – 5x + 5 = 2x(x – 1) – 5(x – 1) = (2x – 5)(x – 1)
अब गुणनखंडित रूप को सीमा में प्रतिस्थापित करें: lim (x→1) [ (x – 1)(x + 1) ] / [ (2x – 5)(x – 1) ]
चूंकि x, 1 की ओर अग्रसर है लेकिन 1 के बराबर नहीं है, हम (x-1) पद को अंश और हर दोनों से रद्द कर सकते हैं: lim (x→1) (x + 1) / (2x – 5)
अब, x = 1 को शेष व्यंजक में प्रतिस्थापित करें: = (1 + 1) / (2(1) – 5) = 2 / (2 – 5) = 2 / -3 = -2/3
विधि 2: ल’हॉपिटल का नियम (L’Hôpital’s Rule) चूंकि हमारे पास 0/0 का अनिर्धार्य रूप है, हम अंश और हर का अलग-अलग अवकलन कर सकते हैं और फिर सीमा ले सकते हैं।
d/dx (x² – 1) = 2x d/dx (2x² – 7x + 5) = 4x – 7
अतः, सीमा बराबर है: lim (x→1) (2x) / (4x – 7)
अब, x = 1 प्रतिस्थापित करें: = 2(1) / (4(1) – 7) = 2 / (4 – 7) = 2 / -3 = -2/3
दोनों विधियों से समान परिणाम मिलता है।
Q12. निम्नलिखित की व्याख्या कीजिए : (क) प्रावस्था चित्र (ख) एक अन्तर समीकरण की कोटि
Ans.
(क) प्रावस्था चित्र (Phase Diagrams)
एक प्रावस्था चित्र या फेज डायग्राम एक शक्तिशाली ग्राफिकल उपकरण है जिसका उपयोग स्वायत्त (autonomous) अवकल समीकरणों या अंतर समीकरणों के गुणात्मक विश्लेषण के लिए किया जाता है। यह हमें बिना समीकरण को पूरी तरह से हल किए, चर के दीर्घकालिक व्यवहार (जैसे स्थिरता, अभिसरण, या अपसरण) को समझने में मदद करता है।
एक प्रथम-कोटि के अंतर समीकरण, जैसे y t+1 = f(y t ) , के लिए प्रावस्था चित्र इस प्रकार बनाया जाता है:
1. एक 2-आयामी ग्राफ पर, क्षैतिज अक्ष पर y t और ऊर्ध्वाधर अक्ष पर y t+1 को दर्शाया जाता है। 2. इस ग्राफ पर दो महत्वपूर्ण रेखाएँ खींची जाती हैं: a. प्रावस्था रेखा (Phase Line): यह समीकरण y t+1 = f(y t ) का ग्राफ है। यह दिखाता है कि y का वर्तमान मान (y t ) उसके अगले मान (y t+1 ) को कैसे निर्धारित करता है। b. 45-डिग्री रेखा (45-Degree Line): यह समीकरण y t+1 = y t का ग्राफ है। इस रेखा पर, चर का मान एक अवधि से दूसरी अवधि तक नहीं बदलता है।
विश्लेषण:
- स्थिर अवस्था (Steady States): प्रावस्था रेखा और 45-डिग्री रेखा के प्रतिच्छेदन बिंदु स्थिर अवस्था या साम्यावस्था बिंदु को दर्शाते हैं। इन बिंदुओं पर, y t+1 = y t होता है, जिसका अर्थ है कि प्रणाली में कोई और परिवर्तन नहीं होता है।
- गतिशीलता (Dynamics): किसी भी प्रारंभिक मान y₀ से शुरू करके, हम समय के साथ y के पथ को देख सकते हैं। y₀ से, हम लंबवत रूप से प्रावस्था रेखा तक जाते हैं (y₁ का मान ज्ञात करने के लिए), फिर क्षैतिज रूप से 45-डिग्री रेखा तक जाते हैं (इस मान को अगले चरण के लिए y-अक्ष पर स्थानांतरित करने के लिए), और इस प्रक्रिया को दोहराते हैं। यह “सीढ़ी” या “मकड़जाल” जैसा पैटर्न हमें दिखाता है कि क्या y का मान साम्यावस्था की ओर अभिसरित हो रहा है (स्थिर साम्यावस्था) या उससे दूर जा रहा है (अस्थिर साम्यावस्था)।
प्रावस्था चित्र प्रणाली की स्थिरता का एक तत्काल दृश्य निरूपण प्रदान करते हैं।
(ख) एक अन्तर समीकरण की कोटि (Order of a Difference Equation)
एक अंतर समीकरण की कोटि (Order) समीकरण में आने वाले आश्रित चर के उच्चतम और निम्नतम समय पादांक (time subscripts) के बीच का अंतर होती है।
सरल शब्दों में, यह बताता है कि चर का वर्तमान मान कितने पिछले अवधियों के मानों पर निर्भर करता है।
परिभाषा: यदि एक अंतर समीकरण का रूप इस प्रकार है: F(y t+n , y t+n-1 , …, y t , t) = 0 तो इस समीकरण की कोटि ‘n’ होगी, जो उच्चतम पादांक (t+n) और निम्नतम पादांक (t) का अंतर है।
उदाहरण:
- y t+1 = a y t + c यह एक प्रथम-कोटि (first-order) का समीकरण है, क्योंकि उच्चतम पादांक (t+1) और निम्नतम पादांक (t) के बीच का अंतर 1 है। यह बताता है कि y का मान केवल एक पिछली अवधि के मान पर निर्भर करता है।
- y t+2 + a₁ y t+1 + a₂ y t = c यह एक द्वितीय-कोटि (second-order) का समीकरण है, क्योंकि उच्चतम पादांक (t+2) और निम्नतम पादांक (t) के बीच का अंतर 2 है। यह बताता है कि y का मान दो पिछली अवधियों के मानों पर निर्भर करता है।
- y t = 5 y t-3 यह एक तृतीय-कोटि (third-order) का समीकरण है, क्योंकि पादांकों के बीच का अंतर t – (t-3) = 3 है।
महत्व: एक अंतर समीकरण की कोटि महत्वपूर्ण है क्योंकि यह एक अद्वितीय हल (unique solution) खोजने के लिए आवश्यक प्रारंभिक स्थितियों (initial conditions) की संख्या निर्धारित करती है। एक n-वें कोटि के समीकरण को हल करने के लिए ‘n’ प्रारंभिक स्थितियों (जैसे y₀, y₁, …, y n-1 ) की आवश्यकता होती है।
IGNOU BECC-102 Previous Year Solved Question Paper in English
Section—A
Q1. Given the following demand and supply functions : Q d = 10 – 2P t Q s = -5 + 3P t-1 where Q d is quantity demanded; Q s is quantity supplied; P is price; and t is time period. Find: (a) the time path of price. (b) determine if the time path is stable, unstable or regular.
Ans. Given the demand and supply functions: Demand function: Q dt = 10 – 2P t Supply function: Q st = -5 + 3P t-1 In market equilibrium, quantity demanded equals quantity supplied (Q dt = Q st ). 10 – 2P t = -5 + 3P t-1 Now, we rearrange the equation to solve for P t : 2P t = 10 + 5 – 3P t-1 2P t = 15 – 3P t-1 P t = -1.5 P t-1 + 7.5 This is a first-order linear difference equation of the general form Y t = bY t-1 + a. (a) The time path of price. To find the time path, we first find the particular solution (the equilibrium price) and then the complementary function. 1. Particular Solution (Equilibrium Price): In equilibrium, P t = P t-1 = P e . P e = -1.5 P e + 7.5 P e + 1.5 P e = 7.5 2.5 P e = 7.5 P e = 7.5 / 2.5 = 3 Thus, the equilibrium price (P e ) is 3. 2. Complementary Function: This is the solution to the homogeneous part, P t = -1.5 P t-1 . The solution is of the form P t = A(b) t , where b = -1.5. So, the complementary function is A(-1.5) t , where A is a constant that depends on the initial condition. 3. General Solution: The general solution is the sum of the particular solution and the complementary function. P t = A(-1.5) t + P e P t = A(-1.5) t + 3 The constant A can be determined using the initial price P 0 (at t=0): P 0 = A(-1.5) 0 + 3 P 0 = A + 3 A = P 0 – 3 Therefore, the definitive time path of price is: P t = (P 0 – 3)(-1.5) t + 3 (b) Determine if the time path is stable, unstable or regular. The stability of the time path for a difference equation P t = bP t-1 + a depends on the absolute value of the coefficient ‘b’.
- If |b| < 1, the path is stable and converges to the equilibrium.
- If |b| > 1, the path is unstable and diverges from the equilibrium.
- If |b| = 1, the path has regular or uniform oscillations.
In our equation, b = -1.5.
|b| = |-1.5| = 1.5
Since
|b| = 1.5 > 1
, the time path of price is
unstable
.
Furthermore, since b is negative (b < 0), the path is oscillatory. Because it is both unstable and oscillatory, it is described as having
explosive oscillations
. The price will move further and further away from the equilibrium price of 3, changing direction in each period. It is not a regular path.
Q2. (a) The total cost function of a firm is : C(x) = x³/3 – 5x² + 28x + 10, where x is the output. A tax at the rate of ₹ 2 per unit of output is imposed and the producer adds it to his cost. If the market demand function is given by P = 2530 – 5x, where P is price per unit of output, find : (i) the profit maximizing level of output x (ii) the equilibrium price (iii) maximum profit. (b) The demand for furniture (x) is given as: x = 100 + 0.5y, where y represents consumer income. Find income elasticity of demand when y = 10,000.
Ans. (a) Profit Maximization Analysis 1. Setting up the functions: Initial Total Cost function: C(x) = x³/3 – 5x² + 28x + 10 Tax per unit = ₹ 2 New Total Cost function after tax (C T (x)): C T (x) = C(x) + (Tax x) = (x³/3 – 5x² + 28x + 10) + 2x C T (x) = x³/3 – 5x² + 30x + 10 Demand function: P = 2530 – 5x Total Revenue function (R(x)): R(x) = P x = (2530 – 5x)x R(x) = 2530x – 5x² Profit function (π(x)): π(x) = R(x) – C T (x) π(x) = (2530x – 5x²) – (x³/3 – 5x² + 30x + 10) π(x) = 2530x – 5x² – x³/3 + 5x² – 30x – 10 π(x) = -x³/3 + 2500x – 10 2. Maximizing Profit: For profit maximization, we differentiate the profit function with respect to x and set it to zero (First-Order Condition). dπ/dx = d/dx (-x³/3 + 2500x – 10) = -x² + 2500 Set dπ/dx = 0 => -x² + 2500 = 0 x² = 2500 x = ±√2500 = ±50 Since output (x) cannot be negative, we take x = 50 . We check the Second-Order Condition to ensure this is a maximum. d²π/dx² = d/dx (-x² + 2500) = -2x At x = 50, d²π/dx² = -2(50) = -100, which is < 0. Since the second derivative is negative, profit is maximized at x = 50. (i) The profit-maximizing level of output: x = 50 units. (ii) The equilibrium price: We substitute x = 50 into the demand function: P = 2530 – 5(50) = 2530 – 250 P = ₹ 2280 (iii) The maximum profit: We substitute x = 50 into the profit function: π(50) = -(50)³/3 + 2500(50) – 10 π(50) = -125000/3 + 125000 – 10 π(50) = ( -125000 + 375000 ) / 3 – 10 π(50) = 250000 / 3 – 10 π(50) = 83333.33 – 10 π(50) = ₹ 83323.33 (b) Income Elasticity of Demand Note: The question paper has a typo `x = 100 + .5 4`. The Hindi version `x = 100 + 0.5y` is used for this solution. The demand function is given as: x = 100 + 0.5y The income level is given as: y = 10,000 The formula for income elasticity of demand (E y ) is: E y = (dx/dy) (y/x) 1. Find dx/dy: From x = 100 + 0.5y, we differentiate x with respect to y: dx/dy = 0.5 2. Find the value of x at y = 10,000: x = 100 + 0.5(10,000) x = 100 + 5000 x = 5100 3. Calculate the income elasticity: Now we substitute these values into the elasticity formula: E y = (0.5) (10,000 / 5100) E y = 5000 / 5100 E y = 50 / 51 E y ≈ 0.98 Therefore, when consumer income is ₹ 10,000, the income elasticity of demand for furniture is approximately 0.98. This indicates that the good is a normal good (since E y > 0) and is income-inelastic (since E y < 1).
Q3. (a) Differentiate between homogeneous and non-homogeneous difference equations. (b) Solve the following difference equation : y t+1 – 8y t = 4.(3) t
Ans. (a) Homogeneous vs. Non-homogeneous Difference Equations An n-th order linear difference equation can be written in its general form as: y t+n + a 1 y t+n-1 + … + a n y t = c Here, y is the dependent variable, t is time (the independent variable), and a i are coefficients. Homogeneous Difference Equation: A difference equation is called homogeneous if there is no term that is independent of the dependent variable (y) and its lags. In other words, if the term ‘c’ in the general form above is identically zero for all t (c ≡ 0), the equation is homogeneous. Example: y t+1 + 5y t = 0 The solution to a homogeneous equation is called the complementary function. It describes the intrinsic dynamics of the system, determining whether the system naturally converges to or diverges from an equilibrium (which is zero for homogeneous systems). Non-homogeneous Difference Equation: A difference equation is non-homogeneous if it contains a term that is independent of the dependent variable (y) and its lags. If the term ‘c’ in the general form is not identically zero (c ≠ 0), the equation is non-homogeneous. This term ‘c’ is sometimes called the ‘forcing term’ of the equation. Example: y t+1 + 5y t = 12 The general solution to a non-homogeneous equation is the sum of two parts: 1. The Complementary Function (y c ): This is the general solution of the corresponding homogeneous equation (found by setting c=0). 2. The Particular Solution (y p ): This is any specific solution to the full non-homogeneous equation. It represents the intertemporal equilibrium level of the system. Key Distinction:
- Structure: A homogeneous equation contains only terms involving the dependent variable and its lags. A non-homogeneous equation has an additional constant or a function of the independent variable.
- Solution: The solution to a homogeneous equation (the complementary function) describes the system’s inherent dynamics. The solution to a non-homogeneous equation (complementary function + particular solution) describes both the inherent dynamics and the movement towards an equilibrium determined by external forces.
(b) Solve the following difference equation: y
t+1
– 8y
t
= 4.(3)
t
This is a first-order linear non-homogeneous difference equation. Its general solution (y
t
) is the sum of the complementary function (y
c
) and the particular solution (y
p
).
y
t
= y
c
+ y
p
1. Finding the Complementary Function (y
c
):
We solve the corresponding homogeneous equation:
y
t+1
– 8y
t
= 0
The solution is of the form y
c
= A(b)
t
.
Substituting y
t
= b
t
into the equation:
b
t+1
– 8b
t
= 0
b
t
(b – 8) = 0
The characteristic equation is b – 8 = 0, which gives
b = 8
.
Thus, the complementary function is:
y
c
= A(8)
t
, where A is an arbitrary constant.
2. Finding the Particular Solution (y
p
):
The non-homogeneous term is 4(3)
t
. We assume a trial solution of a similar form:
Let y
p
= C(3)
t
, where C is a constant to be determined.
Now, substitute y
p
into the original equation:
y
t+1
will be C(3)
t+1
.
C(3)
t+1
– 8[C(3)
t
] = 4(3)
t
C(3)(3)
t
– 8C(3)
t
= 4(3)
t
Dividing through by (3)
t
:
3C – 8C = 4
-5C = 4
C = -4/5
Therefore, the particular solution is:
y
p
= (-4/5)(3)
t
3. Finding the General Solution (y
t
):
The general solution is the sum of y
c
and y
p
:
y
t
= A(8)
t
– (4/5)(3)
t
This is the complete solution to the given difference equation. The value of the constant A can be found if an initial condition (like y
0
) is provided.
Q4. (a) Evaluate: ∫(from 0 to 1) x²eˣ dx (b) Given the demand function P = 20 – 5x and the supply function P = 4 + 3x, where P is price and x is quantity. Find: (i) Consumer surplus (ii) Producer surplus
Ans. (a) Evaluation of a Definite Integral We need to evaluate ∫(from 0 to 1) x²eˣ dx. We will use Integration by Parts , the formula for which is: ∫u dv = uv – ∫v du. First Pass: Let u = x² and dv = eˣ dx. Then du = 2x dx and v = ∫eˣ dx = eˣ. Applying the formula: ∫x²eˣ dx = x²eˣ – ∫eˣ(2x) dx ∫x²eˣ dx = x²eˣ – 2∫xeˣ dx Second Pass: Now we need to evaluate ∫xeˣ dx, again using integration by parts. Let u = x and dv = eˣ dx. Then du = dx and v = eˣ. ∫xeˣ dx = xeˣ – ∫eˣ dx = xeˣ – eˣ Third Step: Substitute this result back into the equation from the first step: ∫x²eˣ dx = x²eˣ – 2(xeˣ – eˣ) ∫x²eˣ dx = x²eˣ – 2xeˣ + 2eˣ Fourth Step: Now we evaluate the definite integral with the limits from 0 to 1: [x²eˣ – 2xeˣ + 2eˣ]¹₀ First, substitute x = 1: (1)²e¹ – 2(1)e¹ + 2e¹ = e – 2e + 2e = e Next, substitute x = 0: (0)²e⁰ – 2(0)e⁰ + 2e⁰ = 0 – 0 + 2(1) = 2 The final result is the value at the upper limit minus the value at the lower limit: Value = (e) – (2) = e – 2 Thus, the value of ∫(from 0 to 1) x²eˣ dx is e – 2. (b) Consumer and Producer Surplus 1. Find Equilibrium Price and Quantity: At equilibrium, the price for demand equals the price for supply. Demand function: P = 20 – 5x Supply function: P = 4 + 3x 20 – 5x = 4 + 3x 20 – 4 = 3x + 5x 16 = 8x x e = 2 (Equilibrium quantity) Now we substitute x e = 2 into either function to find the equilibrium price (P e ): P e = 4 + 3(2) = 4 + 6 = 10 or P e = 20 – 5(2) = 20 – 10 = 10 P e = 10 (Equilibrium price) (i) Consumer Surplus (CS): This is the area below the demand curve and above the equilibrium price line. It can be calculated with the following integral: CS = ∫(from 0 to x e ) [Demand function – P e ] dx CS = ∫(from 0 to 2) [(20 – 5x) – 10] dx CS = ∫(from 0 to 2) (10 – 5x) dx Integrating: CS = [10x – 5x²/2]²₀ CS = (10(2) – 5(2)²/2) – (10(0) – 5(0)²/2) CS = (20 – 5(4)/2) – 0 CS = 20 – 10 = 10 Alternatively (Area of a triangle): CS = ½ base height Base = x e = 2 Height = (P-intercept of demand) – P e = 20 – 10 = 10 CS = ½ 2 10 = 10 (ii) Producer Surplus (PS): This is the area above the supply curve and below the equilibrium price line. PS = ∫(from 0 to x e ) [P e – Supply function] dx PS = ∫(from 0 to 2) [10 – (4 + 3x)] dx PS = ∫(from 0 to 2) (6 – 3x) dx Integrating: PS = [6x – 3x²/2]²₀ PS = (6(2) – 3(2)²/2) – 0 PS = (12 – 3(4)/2) – 0 PS = 12 – 6 = 6 Alternatively (Area of a triangle): PS = ½ base height Base = x e = 2 Height = P e – (P-intercept of supply) = 10 – 4 = 6 PS = ½ 2 6 = 6 Therefore, the consumer surplus is 10 and the producer surplus is 6.
Section—B
Q5. (a) Explain the following : (i) Theorem (ii) Proof (b) Briefly discuss various types of proofs.
Ans. (a) Explanation of Theorem and Proof (i) Theorem: In mathematics and logic, a theorem is a statement that has been proven to be true on the basis of previously established statements, such as other theorems, and generally accepted statements, such as axioms. A theorem is essentially a non-obvious statement whose truth has been demonstrated through logical deduction. The structure of a theorem typically consists of two parts:
- Hypotheses: The conditions or premises that are assumed to be true.
- Conclusion: The statement that logically follows if the hypotheses are true.
For example, the Pythagorean theorem states that “In any right-angled triangle, the square of the length of the hypotenuse is equal to the sum of the squares of the lengths of the other two sides.” Here, the hypothesis is that we have a right-angled triangle, and the conclusion is the relationship between the sides.
(ii) Proof:
A
proof
is a rigorous and formal logical argument that demonstrates a theorem or statement is true beyond any doubt, provided the axioms are true. A proof begins with the hypotheses and proceeds through a step-by-step logical deduction to arrive at the conclusion. Each step must be justified by a definition, an axiom, or a previously proven theorem. The purpose of a mathematical proof is not only to show that a statement is true but also to explain why it is true. It is the foundation of mathematical knowledge, turning conjecture and intuition into certainty.
(b) Various Types of Proofs
Several strategies or methods are used in mathematics to prove a theorem. Some of the main types are:
1.
Direct Proof:
This is the most straightforward method of proof. In it, one starts with the hypotheses (the givens) and proceeds directly to the conclusion through a series of logical steps. Each step follows logically from the preceding one or from known facts.
Example:
Proving that the sum of two even numbers is always even.
2.
Proof by Contradiction (Reductio ad absurdum):
In this method, we start by assuming that the statement we want to prove is false. We then use logical deduction to show that this assumption leads to a logical contradiction (e.g., 1=0). Since a logical contradiction is impossible, our initial assumption (that the statement was false) must be wrong, and therefore the statement must be true.
Example:
Proving that the square root of 2 is an irrational number.
3.
Proof by Contrapositive:
To prove a statement of the form “If P, then Q,” we instead prove its logically equivalent contrapositive statement “If not Q, then not P.” Sometimes, the contrapositive statement is easier to prove directly.
Example:
To prove “If n² is even, then n is even,” we prove its contrapositive, “If n is odd, then n² is odd.”
4.
Proof by Induction:
This technique is used to prove statements that are true for all natural numbers (or an infinite sequence of integers). It consists of two main steps:
- Base Case: Showing that the statement holds for the first number (e.g., n=1).
- Inductive Step: Assuming the statement is true for some arbitrary number k (the inductive hypothesis), and then proving that it must also be true for the next number, k+1.
Example:
Proving the formula for the sum of the first n natural numbers is n(n+1)/2.
Q6. (a) Find the equation of the circle with centre (2, -3) and radius 5. (b) Show that y² + 4x = -8 is a parabola.
Ans. (a) Equation of the Circle The standard equation of a circle with center at (h, k) and radius r is given by: (x – h)² + (y – k)² = r² In the given question, we have: Center (h, k) = (2, -3) Radius (r) = 5 Substituting these values into the standard equation: (x – 2)² + (y – (-3))² = 5² (x – 2)² + (y + 3)² = 25 This is the equation of the circle in standard form. If we wish to expand this to get the general form of the equation, we square the binomials: (x² – 2 x 2 + 2²) + (y² + 2 y 3 + 3²) = 25 (x² – 4x + 4) + (y² + 6y + 9) = 25 Rearranging the terms: x² + y² – 4x + 6y + 4 + 9 – 25 = 0 x² + y² – 4x + 6y – 12 = 0 This is the equation of the circle in general form. Both answers are correct, but the standard form (x – 2)² + (y + 3)² = 25 is more informative as it directly shows the center and radius. (b) Showing the given equation is a parabola The given equation is: y² + 4x = -8 A parabola is defined as the locus of a point that is equidistant from a fixed point (the focus) and a fixed line (the directrix). The standard equations of a parabola have two main forms: 1. (y – k)² = 4a(x – h) (A horizontal parabola, opening left or right) 2. (x – h)² = 4a(y – k) (A vertical parabola, opening up or down) Here, (h, k) is the vertex of the parabola. We will attempt to rearrange the given equation into one of these standard forms. y² + 4x = -8 Isolate the y² term on one side and the x term on the other: y² = -4x – 8 Now, factor out a common multiplier from the x-terms to make the coefficient of x equal to 1: y² = -4(x + 2) Comparing this equation with the standard horizontal parabola equation, (y – k)² = 4a(x – h) , we can see that it matches perfectly. Here:
- k = 0
- h = -2
- 4a = -4, which implies a = -1
Since the given equation y² + 4x = -8 can be written in the standard form of a parabola, it represents a parabola.
Specifically, it is a
horizontal parabola
with its
vertex at (-2, 0)
. Since the value of ‘a’ is negative, it
opens to the left
.
Q7. (a) Briefly explain the concept of present value. How is it related to discounting principle ? (b) A firm has purchased an item on a fixed payment plan of ₹ 20,000 per year for 8 years. Payments are to be made at the beginning of each year. What is the present value of the total cash flow of payments for an interest rate of 20% per year?
Ans. (a) Present Value and the Discounting Principle Present Value (PV): Present value is a core financial concept stating that an amount of money today is worth more than the same amount in the future. This is due to the “time value of money,” which holds that money available at the present time can be invested and earn a return, growing to a larger amount in the future. Present value, therefore, is the current worth of a future sum of money or stream of cash flows given a specified rate of return (the discount rate). It answers the question: “How much money would I need to invest today to have a certain amount in the future?” Relation to Discounting Principle: Discounting is the process used to calculate the present value. It is the exact opposite of compounding. While compounding calculates the future value (FV) of a present sum, discounting calculates the present value (PV) of a future sum. The “discounting principle” is the application of this process. The basic formula for discounting is: PV = FV / (1 + r)ⁿ Where:
- PV = Present Value
- FV = Future Value (the amount to be received after n periods)
- r = The discount rate (interest rate) per period
- n = The number of periods
This formula shows that to convert a future sum into its present value, it is “discounted” or divided by (1 + r)ⁿ. The higher the discount rate and the longer the time period, the lower the present value of a future sum will be.
(b) Present Value of an Annuity
This is a problem of an annuity, as it involves regular payments for a fixed period. Since the payments are made at the
beginning
of each year, it is an
Annuity Due
.
Given values:
Yearly Payment (Pmt) = ₹ 20,000
Number of periods (n) = 8 years
Interest rate (r) = 20% per annum = 0.20
The formula for the Present Value of an Annuity Due (PV
due
) is:
PV
due
= Pmt
[ (1 – (1 + r)⁻ⁿ) / r ]
(1 + r)
We will calculate this step-by-step:
1. Calculate (1 + r)⁻ⁿ:
(1 + 0.20)⁻⁸ = (1.2)⁻⁸
1.2⁻⁸ ≈ 0.2325679
2. Calculate the bracketed part (the ordinary annuity factor):
[ (1 – 0.2325679) / 0.20 ]
= [ 0.7674321 / 0.20 ]
≈ 3.83716
3. Adjust for an Annuity Due:
Now, multiply this factor by (1 + r):
3.83716
(1 + 0.20)
= 3.83716
1.2
≈ 4.604592
4. Calculate the Present Value:
PV
due
= Pmt
(Annuity due factor)
PV
due
= 20,000
4.604592
PV
due
= 92,091.84
Therefore, the present value of the total cash flow of payments is approximately
₹ 92,091.84
.
Q8. Discuss the basic setup of the Cobweb model.
Ans. The Cobweb Model is an economic model that explains why prices might be subject to periodic fluctuations in certain types of markets. It is a classic dynamic model of cyclical supply and demand, particularly applicable to markets where there is a time lag between the decision to produce and the actual supply, such as in agriculture. Basic Setup and Assumptions: The Cobweb model is built on the following key assumptions: 1. Time Lag in Production: The most crucial assumption is that the quantity supplied cannot be adjusted instantaneously. Producers must make decisions about production in advance, and the actual crop or product comes to the market later. This means that the quantity supplied in the current period (Qˢ t ) is based on the price from the previous period (P t-1 ). Mathematically: Qˢ t = f(P t-1 ) 2. Naive Producers: The model assumes that producers are “naive” or have static expectations. They base their current production plans solely on the market price of the previous period. They do not attempt to forecast future prices and do not learn that their own production actions will influence the future price. 3. Instantaneous Demand Adjustment: In contrast, consumers react immediately. The quantity demanded in the current period (Qᵈ t ) depends on the current price in that same period (P t ). Mathematically: Qᵈ t = g(P t ) 4. Market Clearing: In each period, the market price adjusts to a level where the quantity demanded equals the available quantity supplied. Since supply is predetermined, the price adjusts along the demand curve to clear the market. Mathematically: Qᵈ t = Qˢ t Dynamics of the Model: The combination of these assumptions creates a dynamic process in prices and quantities.
- Suppose the price in period t-1 was high.
- Naive producers, encouraged by this high price, increase their production for period t (Qˢ t increases).
- When this increased supply hits the market in period t, the price must fall to sell it all (P t decreases).
- Now, faced with a low price in period t, producers cut back their production for period t+1.
- When this reduced supply comes to market in period t+1, the price rises again.
This process creates oscillations in prices and quantities over time. When plotted on a supply and demand diagram, these points trace a pattern that can resemble a spider’s web, hence the name “Cobweb Model.”
The outcome of the model (convergence, divergence, or regular oscillation) depends on the relative slopes of the demand and supply curves.
Q9. (a) If the 7th term of an A.P. is equal to its 11th term, show that the 18th term of the A.P. is zero. (b) Find the 28th term from the end of the A.P.: 6, 9, 12, 15, …, 102.
Ans. (a) Proving a Property of an A.P. Note: There is a likely typo in the question. “7th term… is equal to its 11th term” (a₇ = a₁₁) would imply a common difference of zero, which would not make the 18th term zero (unless the first term was zero). A standard problem is “7 times the 7th term is equal to 11 times the 11th term”. We will solve this corrected, logical version of the problem. Assumed Question: If 7 times the 7th term of an A.P. is equal to 11 times its 11th term, show that its 18th term is zero. Let the first term of the A.P. be ‘a’ and the common difference be ‘d’. The n-th term (aₙ) of an A.P. is given by: aₙ = a + (n – 1)d According to the question: 7 × (7th term) = 11 × (11th term) 7 × a₇ = 11 × a₁₁ Substituting the formulas for a₇ and a₁₁: a₇ = a + (7 – 1)d = a + 6d a₁₁ = a + (11 – 1)d = a + 10d Now, put these into the condition: 7(a + 6d) = 11(a + 10d) Solve the equation: 7a + 42d = 11a + 110d Rearrange the terms: 7a – 11a = 110d – 42d -4a = 68d a = – (68/4)d a = -17d Now, we need to find the 18th term (a₁₈). a₁₈ = a + (18 – 1)d a₁₈ = a + 17d Substitute the value of ‘a’ we found (-17d): a₁₈ = (-17d) + 17d a₁₈ = 0 Hence, it is proved that the 18th term of the A.P. is zero. (b) Finding the term from the end Note: The A.P. in the English paper (6, 9, 2, 5, 8) is incorrect. We will use the correct A.P. from the Hindi version: 6, 9, 12, 15, …, 102. The given Arithmetic Progression (A.P.) is: 6, 9, 12, 15, …, 102. Here: First term (a) = 6 Common difference (d) = 9 – 6 = 3 Last term (l) = 102 We need to find the 28th term from the end. There are two methods: Method 1: Reverse the A.P. If we reverse the A.P., the 28th term from the end becomes the 28th term from the beginning of the new series. The reversed series is: 102, 99, 96, …, 6. For this new A.P.: First term (a’) = 102 Common difference (d’) = 99 – 102 = -3 Now find the 28th term (T₂₈) of this new series: T₂₈ = a’ + (n – 1)d’ T₂₈ = 102 + (28 – 1)(-3) T₂₈ = 102 + 27(-3) T₂₈ = 102 – 81 T₂₈ = 21 Method 2: Using the formula A direct formula for the m-th term from the end is: l – (m – 1)d Here, l = 102, m = 28, and d = 3. 28th term from the end = 102 – (28 – 1) 3 = 102 – (27) 3 = 102 – 81 = 21 Therefore, the 28th term from the end of the given A.P. is 21.
Q10. What do you understand by a convex combination? Use the concept of convex combination to explain the concept of a convex set.
Ans. Convex Combination A convex combination is a specific type of linear combination of points (or vectors) in a vector space. If we have a set of points {x₁, x₂, …, xₙ}, a convex combination of these points is a new point ‘x’ that can be expressed as: x = λ₁x₁ + λ₂x₂ + … + λₙxₙ This combination must satisfy two conditions: 1. All the coefficients (λᵢ) must be non-negative, i.e., λᵢ ≥ 0 for all i = 1, …, n. 2. The sum of all coefficients must be equal to 1, i.e., Σ λᵢ = 1 . Geometrically, the convex combination of two points, x₁ and x₂, given by x = λx₁ + (1-λ)x₂ (where 0 ≤ λ ≤ 1), represents all the points that lie on the line segment connecting x₁ and x₂. When λ=0, x=x₂; when λ=1, x=x₁; and when λ is between 0 and 1, x is a point between them. Explanation of a Convex Set using Convex Combination The concept of a convex combination provides a precise and powerful way to define a convex set . Definition: A set ‘S’ is called a convex set if, for any two points chosen from within the set, the entire line segment connecting those two points also lies completely within the set ‘S’. Using the concept of convex combination, this definition can be expressed as follows: A set S is convex if, for any two points x₁ and x₂ belonging to the set S (i.e., x₁, x₂ ∈ S), any convex combination of them is also in S. Mathematically: S is a convex set if for all x₁, x₂ ∈ S, and for all λ ∈ [0, 1], the point λx₁ + (1-λ)x₂ is also in S. Explanation: This definition essentially says that you cannot “leave” the set by drawing a straight line between any two of its points. If you can, the set is not convex (it is called concave or non-convex). Examples:
- A circle (and its interior), a triangle, a rectangle are all convex sets . You can draw a line between any two interior points, and that line will remain entirely inside the shape.
- A star shape or a crescent moon shape are non-convex sets . You can find two points (e.g., on two different tips of the star) such that the line segment connecting them passes through the area outside the shape.
In economics, this concept is crucial in defining production possibility sets and budget sets, which are typically assumed to be convex.
Section—C
Q11. Evaluate the following limits : (a) lim (x→0) (3x² – x) / (x³ + 1) (b) lim (x→1) (x² – 1) / (2x² – 7x + 5)
Ans. (a) lim (x→0) (3x² – x) / (x³ + 1) This is a limit of a rational function. To evaluate the limit, we first try to substitute the value of x directly. Substituting x = 0 into the function: Numerator: 3(0)² – 0 = 0 Denominator: (0)³ + 1 = 1 Since the denominator is not zero, we can evaluate the limit by direct substitution: Limit = 0 / 1 = 0 Therefore, lim (x→0) (3x² – x) / (x³ + 1) = 0 (b) lim (x→1) (x² – 1) / (2x² – 7x + 5) First, we try direct substitution of x = 1: Numerator: (1)² – 1 = 1 – 1 = 0 Denominator: 2(1)² – 7(1) + 5 = 2 – 7 + 5 = 0 We get the form 0/0 , which is an indeterminate form . This means we need further analysis to evaluate the limit. We can do this in two ways: factorization or L’Hôpital’s Rule. Method 1: Factorization Since both the numerator and denominator are zero at x=1, we know that (x-1) is a factor of both. Factorizing the numerator: x² – 1 = (x – 1)(x + 1) (using a² – b² = (a-b)(a+b)) Factorizing the denominator (2x² – 7x + 5): We can split the middle term: 2x² – 2x – 5x + 5 = 2x(x – 1) – 5(x – 1) = (2x – 5)(x – 1) Now substitute the factored forms back into the limit: lim (x→1) [ (x – 1)(x + 1) ] / [ (2x – 5)(x – 1) ] Since x is approaching 1 but is not equal to 1, we can cancel the (x-1) term from the numerator and denominator: lim (x→1) (x + 1) / (2x – 5) Now, substitute x = 1 into the remaining expression: = (1 + 1) / (2(1) – 5) = 2 / (2 – 5) = 2 / -3 = -2/3 Method 2: L’Hôpital’s Rule Since we have the indeterminate form 0/0, we can differentiate the numerator and the denominator separately and then take the limit. d/dx (x² – 1) = 2x d/dx (2x² – 7x + 5) = 4x – 7 Therefore, the limit is equal to: lim (x→1) (2x) / (4x – 7) Now, substitute x = 1: = 2(1) / (4(1) – 7) = 2 / (4 – 7) = 2 / -3 = -2/3 Both methods yield the same result.
Q12. Explain the following : (a) Phase diagrams (b) Order of a difference equation
Ans. (a) Phase Diagrams A phase diagram is a powerful graphical tool used for the qualitative analysis of autonomous differential or difference equations. It helps us understand the long-term behavior of a variable (such as its stability, convergence, or divergence) without needing to solve the equation explicitly. For a first-order difference equation, such as y t+1 = f(y t ) , a phase diagram is constructed as follows: 1. On a 2-dimensional graph, y t is plotted on the horizontal axis and y t+1 is plotted on the vertical axis. 2. Two key lines are drawn on this graph: a. The Phase Line: This is the graph of the equation y t+1 = f(y t ). It shows how the current value of y (y t ) determines its next value (y t+1 ). b. The 45-Degree Line: This is the graph of the equation y t+1 = y t . Along this line, the value of the variable does not change from one period to the next. Analysis:
- Steady States: The intersection points of the phase line and the 45-degree line represent the steady states or equilibrium points . At these points, y t+1 = y t , meaning the system ceases to change.
- Dynamics: Starting from any initial value y₀, we can trace the path of y over time. From y₀, we move vertically to the phase line (to find the value of y₁), then horizontally to the 45-degree line (to transfer this value to the y-axis for the next step), and repeat the process. This “staircase” or “cobweb” pattern shows whether the value of y is converging towards an equilibrium (stable equilibrium) or moving away from it (unstable equilibrium).
Phase diagrams provide an immediate visual representation of a system’s stability.
(b) Order of a Difference Equation
The
order
of a difference equation is the difference between the highest and lowest time subscripts of the dependent variable appearing in the equation.
In simpler terms, it tells us how many previous periods’ values the current value of the variable depends on.
Definition:
If a difference equation has the form:
F(y
t+n
, y
t+n-1
, …, y
t
, t) = 0
then the order of this equation is ‘n’, which is the difference between the highest subscript (t+n) and the lowest subscript (t).
Examples:
- y t+1 = a y t + c This is a first-order equation because the difference between the highest subscript (t+1) and the lowest (t) is 1. It indicates that the value of y depends on its value in only one preceding period.
- y t+2 + a₁ y t+1 + a₂ y t = c This is a second-order equation because the difference between the highest subscript (t+2) and the lowest (t) is 2. It indicates that the value of y depends on its values in the two preceding periods.
- y t = 5 y t-3 This is a third-order equation because the difference between the subscripts is t – (t-3) = 3.
Significance:
The order of a difference equation is important because it determines the number of
initial conditions
required to find a unique solution. An n-th order equation requires ‘n’ initial conditions (e.g., y₀, y₁, …, y
n-1
) to be solved for a specific path.
Download IGNOU previous Year Question paper download PDFs for BECC-102 to improve your preparation. These ignou solved question paper IGNOU Previous Year Question paper solved PDF in Hindi and English help you understand the exam pattern and score better.
Thanks!
Leave a Reply