Important Announcement
PubHTML5 Scheduled Server Maintenance on (GMT) Sunday, June 26th, 2:00 am - 8:00 am.
PubHTML5 site will be inoperative during the times indicated!

Home Explore M1-Allens Made Maths Theory + Exercise [I]

M1-Allens Made Maths Theory + Exercise [I]

Published by Willington Island, 2021-07-15 04:05:04

Description: M1-Allens Made Maths Theory + Exercise [I]

Search

Read the Text Version

JEE-Mathematics Paragraph for Question Nos. 10 to 12 Consider the functions defined implicitly by the equation y3 – 3y + x = 0 on various intervals in the real line. If x  (–, –2)(2, ), the equation implicitly defines a unique real valued differentiable function y = f(x). If x  (–2, 2), the equation implicitly defines a unique real valued differentiable function y = g(x) satisfying g(0) = 0. 1 0 . If f(–10 2 ) = 2 2 , then f''(–10 2 ) = [JEE 2008, (4M, –1M)] 42 42 42 42 (A) 7332 (B)  7332 (C) 733 (D)  733 1 1 . The area of the region bounded by the curve y = f(x), the x-axis, and the lines x = a and x = b, where – < a < b < –2, is - [JEE 2008, (4M, –1M)] bx bx  dx  bf(b)  af(a) (A) a 3((f(x))2  1) dx  bf(b)  af(a) a3  (B) f x2  1 bx bx  dx  bf(b)  af(a)  (C)  (D)– dx  bf(b)  af(a) a3 f x2  1 f x2  1 a3 1 [JEE 2008, (4M, –1M)] 1 2 .  g '(x) dx  (B) 0 (C) –2g(1) (D) 2g(1) 1 (A) 2g(–1) 13 . The area of the region between the curves y = 1  sin x and y = 1  sin x bounded by the lines cos x cos x  [JEE 2008, (3M, –1M)] x = 0 and x = 4 is :- 2 1 t 2 1 4 t (A) dt (B) dt 0 (1  t2 ) 1  t2 0 (1  t2 ) 1  t2 2 1 4 t 2 1 t (C) dt (D) dt 0 (1  t2 ) 1  t2 0 (1  t2 ) 1  t2 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#08\\Eng\\01. Area Under the curve.p65 1 4 . Area of the region bounded by the curve y = ex and lines x = 0 and y = e is - [JEE 2009, (4M, –1M)] (A) e – 1 e 1 e (B)  ln(e  1  y)dy (C) e   exdx (D)  ln y dy 1 0 1 Paragraph for Question 15 to 17 [JEE 10, (3M each), –1M] Consider the polynomial f(x) = 1 + 2x + 3x2 + 4x3. Let s be the sum of all distinct real roots of f(x) and let t = |s|. 1 5 . The real number s lies in the interval (A)   1 , 0  (B)  11,  3  (C)   3 ,  1  (D)  0, 1   4   4   4 2   4  1 6 . The area bounded by the curve y = f(x) and the lines x = 0, y = 0 and x = t, lies in the interval (A)  3 , 3  (B)  21 , 11  (C) (9, 10) (D)  0, 21   4   64 16   64  21 E

JEE-Mathematics 1 7 . The function f'(x) is (A) increasing in  t,  1  and decreasing in   1 , t   4   4  (B) decreasing in  t,  1  and increasing in   1 , t   4   4  (C) increasing in (–t, t) (D) decreasing in (–t, t) 1 8 . ( a ) Let the straight line x = b divide the area enclosed by y = (1 – x)2, y = 0 and x = 0 into two parts R1 (0  x  b) d and R2 (b  x  1) such that R1  R2 1 . Then b equals  4 3 1 1 1 (A) (B) (C) 3 (D) 4 2 4 (b) Let ƒ:[–1,2]  [0,) be a continuous function such that ƒ(x) = ƒ(1–x) for all x  [–1,2]. 2 Let R1  x ƒ(x)dx , and R2 be the area of the region bounded by y = ƒ (x), x=–1, x=2, and the 1 x-axis. Then - (A) R1 = 2R2 (B) R1 = 3R2 (C) 2R1 = R2 (D) 3R1 = R2 [JEE 2011, 3+3M] 19. The area enclosed by the curve y = sinx + cosx and y = |cosx – sinx| over the interval 0,  is 2  [JEE(Advanced) 2013, 2M] (A) 4( 2 1) (B) 2 2 ( 2 1) (C) 2( 2  1) (D) 2 2 ( 2  1) PREVIOUS YEARS QUESTIONS ANSWER KEY EXERCISE-5 [B] NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#08\\Eng\\01. Area Under the curve.p65 1. C 2. B 3.  20  4 2  sq. units 4. (a) C; (b) D 5. (a) A; (b) A 6. D  3  1 8. 125 9 . (A)  (p), (B)  (s), (C)  (p), (D)  (r) 10. B 7. 3 sq. units sq. units B, C, D 1 5 . C 1 6 . A 1 7 . B 11. A 12. D 1 8 . (a) B; (b) C 3 13. B 14. 19. B 22 E

JEE-Mathematics BINOMIAL THEOREM 1. BINOMIAL EXPRESSION : Any algebraic expression which contains two dissimilar terms is called binomial expression. 11 1 For example : x – y, xy + ,  1,  3 etc. x z (x  y )1 / 3 2. BINOMIAL THEOREM : The formula by which any positive integral power of a binomial expression can be expanded in the form of a series is known as BINOMIAL THEOREM. n 0 1 nCr xnr yr If x, y  R and n N, then : ( x + y)n = nC xn + nC xn-1 y + nC xn-2 y2 + ..... + nC xn-r yr + ..... + nC yn = 2 rn r 0 This theorem can be proved by induction. Observations : ( a ) The number of terms in the expansion is ( n+1) i.e. one more than the index. ( b ) The sum of the indices of x & y in each term is n. ( c ) The binomial coefficients of the terms (nC , nC .....) equidistant from the beginning and the end are equal. 01 i.e. nC = nC r r –1 (d) Symbol nC can also be denoted by  n  , C(n, r) or A n . r  r  r   Some important expansions : (i) (1 + x)n = nC + nC x + nC x2 + ........ + nC xn. 01 2 n (ii) (1 – x)n = nC – nC x + nC x2 + ........ + (–1)n . nC xn. 01 2 n Note : The coefficient of xr in (1+x)n = nC & that in (1–x)n = (–1)r .nC rr Illustration 1 : Expand : (y + 2)6. Solution : 6C0y6 + 6C1y5.2 + 6C2y4.22 + 6C3y3.23 + 6C4y2. 24 + 6C5y1 . 25 + 6C6 . 26. = y6 + 12y5 + 60y4 + 160y3 + 240y2 + 192y + 64. Illustration 2 : Write first 4 terms of   2y2 7 1 5  NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 Solution : 7C0, 7C1   2y2  , 7 C2  2y2 2 , 7C3  2y2 3  5    5    5  Illustration 3 :  183  73  3.18.7.25 The value of 36  6.243.2  15.81.4  20.27.8  15.9.16  6.3.32  64 is - (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 Solution : The numerator is of the form a3  b3  3ab a  b  a  b3 E Where, a = 18 and b = 7  Nr = (18 + 7)3 = (25)3 Denominator can be written as    36  6 C1 .35 .21  6 C 2 .34 .22  6 C 3 .33 .23  6 C 4 32 .24  6 C 5 3 .25  6 C 6 26  3  2 6  56  25 3 Nr (25)3   1 Ans. Dr (25)3 1

JEE-Mathematics Illustration 4 : If in the expansion of (1 + x)m (1 – x)n, the coefficients of x and x2 are 3 and – 6 respectively then Solution : m is - [JEE 99] (A) 6 (B) 9 (C) 12 (D) 24 (1 + x)m (1 – x)n =   m x  (m )(m  1).x2   1  nx  n(n 1) x2  ...... 1 2 ...... 2   Coefficient of x = m – n = 3 ........(i) Coefficient of x2 = –mn + n(n  1)  m (m  1)  6 ........(ii) 22 Solving (i) and (ii), we get m = 12 and n = 9. Do yourself - 1 : (i) Expand  3 x 2  x 5 (ii) Expand (y + x)n  2   Pascal's triangle : A triangular arrangement of numbers as shown. The 1 numbers give the coefficients for the expansion of (x + y)n. The first row 11 is for n = 0, the second for n = 1, etc. Each row has 1 as its first and 121 last number. Other numbers are generated by adding the two numbers 1331 immediately to the left and right in the row above. 14 6 41 1 5 10 10 5 1 1 6 15 20 15 6 1 etc. 3 . IMPORTANT TERMS IN THE BINOMIAL EXPANSION : ( a ) General term: The general term or the ( r +1)th term in the expansion of (x + y)n is given by T = nC x n–r yr r +1 r Illustration 5 : Find : (a) The coefficient of x7 in the expansion of  a x 2  1 11  bx  (b) The coefficient of x–7 in the expansion of  ax  1 11  bx2   Also, find the relation between a and b, so that these coefficients are equal. NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 Solution : (a) In the expansion of  a x 2  1 11 , the general term is :   bx   1  r a11r  bx  br Tr + 1 = 1 1 C r( a x 2) 11–r = 11 Cr . . x22 3r putting 22 – 3r = 7  3r = 15  r = 5  T6 = 11 C5 a6 .x7 b5 Hence the coefficient of x7 in  a x 2  1 11 is 11C5a6b–5. Ans.  bx  E Note that binomial coefficient of sixth term is 11C5. 2

JEE-Mathematics (b) In the expansion of  ax  1  11 , general term is :  bx2   1  r a11r  bx2  br Tr + 1 = 11Cr(ax)11–r = (–1)r 11Cr . x113r putting 11 – 3r = –7  3r = 18  r = 6  T7 = (–1)6. 11C6 a5 . x 7 b6 coefficient of x–7 in  ax  1 11 11C6a5b–6.   Hence the bx2  is Ans. Ans. Also given : Coefficient of x7 in  a x 2  1 11 = coefficient of x–7 in  ax  1  11  bx   bx2   11C5a6b–5 =11C6a5b–6  ab = 1 ( 11C5 =11C6) which is the required relation between a and b. Illu str ation 6 : Find the number of rational terms in the expansion of (91/4 + 81/6) .1000 Solution : The general term in the expansion of (91/4 + 81/6)1000 is 1000r r    Tr + 1 1 1 = C1 0 0 0 = C1 0 0 0 1000r r r 94 86 r 3 2 22 The above term will be rational if exponents of 3 and 2 are integers 1000  r r It means 2 and 2 must be integers The possible set of values of r is {0, 2, 4, ..........., 1000} Hence, number of rational terms is 501 Ans. NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 (b) Middle term : The middle term(s) in the expansion of (x + y)n is (are) : ( i ) If n is even, there is only one middle term which is given by T = nC . x n/2. yn/2 (n +2)/2 n/2 ( i i ) If n is odd, there are two middle terms which are T (n +1)/2 &T [(n+1)/2]+1 Important Note : Middle term has greatest binomial coefficient and if there are 2 middle terms their coefficients will be equal. When r= n if n is even 2   nC will be maximum r When r=n2–1 or n+1 if n is odd 2  The term containing greatest binomial coefficient will be middle term in the expansion of (1 + x)n E3

JEE-Mathematics Illustration 7 :  x3 9 Find the middle term in the expansion of  3x  6  Solution :  x3 9 The number of terms in the expansion of  3x  6  is 10 (even). So there are two middle terms. i.e.  9  1 th and  9  3 th are two middle terms. They are given by T5 and T6    2   2   x3  4 x12 9.8.7.6 35 189 x17  6  64 1.2.3.4 . 8  T5 = T4 +1 = 9 C 4( 3 x ) 5  = 9C435x5. = 24.34 x17 =  x3  5 x15 9.8.7.6 . 34 – 21 x19  6  – 9C434.x4. 65 1.2.3.4 25.35 16 and T6 = T5+1 = 9C5(3x)4  = = x19 = Ans. ( c ) Term independent of x : Term independent of x does not contain x ; Hence find the value of r for which the exponent of x is zero. Illustration 8 :  x  3  10 Solution : The term independent of x in  3    is - 2 x 2   (A) 1 5 (C) 10 C1 (D) none of these (B) 12 General term in the expansion is r 10r 3r 35r 2 10 Cr  x  2  3  2  10 C x 10 . 10r For constant term, 3r  10  r  20  3   2x2  23 r 22 which is not an integer. Therefore, there will be no constant term. Ans. (D) Do yourself - 2 : (i) Find the 7th term of  3 x 2  1 10  3   (ii) Find the term independent of x in the expansion :  2 x 2  3 25  x3  (iii) Find the middle term in the expansion of : (a) 2x  3 6 (b)  2 x 2  1 7  3 2x   x  (d) Numerically greatest term : NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 Let numerically greatest term in the expansion of (a + b)n be T . r+1 | Tr 1 | Tr  where T = nC an–rbr   Tr 1  Tr 2 r+1 r Solving above inequalities we get n  1  1  r  n  1 1 a 1 a bb n 1 Case I : When 1  a is an integer equal to m, then T and T will be numerically greatest term. m m+1 b n 1 Case II : When 1  a is not an integer and its integral part is m, then T will be the numerically m+1 b greatest term. 4E

JEE-Mathematics Illustration 9 : Find numerically greatest term in the expansion of (3 – 5x)11 when x = 1 5 n 1 1  r  n 1 Using 1  a 1 a Solution : bb 11 1 1  r  11 1 1 3 1 3 5 x 5 x solving we get 2 < r < 3  r = 2, 3 so, the greatest terms are T2+1 and T3+1.  Greatest term (when r = 2) T3 = 11C2.39 (–5x)2 = 55.39 = T4 Ans. From above we say that the value of both greatest terms are equal. Illustration 10 : Given T in the expansion of (1 – 3x)6 has maximum numerical value. Find the range of 'x'. 3 Solution : Using n  1  1  r  n  1 1 a 1 a bb 6 1 1  2  7 1 1 1 1 3x 3x Let |x| = t 21t 1  2  21t 3t 1 3t 1  21t  3  4t 1 0  t   1 , 1  3t  1  3t 1 3 4   21t    1 2   15t  2  3  15   2  3t  1  0  t  ,   ,  3t  1 Common solution t  2 , 1  x   1 ,  2   2 , 1 15 4  4 15  1 5 4  Do yourself -3 : ( i ) Find the numerically greatest term in the expansion of (3 – 2x)9, when x = 1. NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 (ii) In the expansion of  1  2x n when 1  2 3 x = – , it is known that 3rd term is the greatest term. Find the   2 possible integral values of n. 4. PROPERTIES OF BINOMIAL COEFFICIENTS : E n (1+x)n nCrrr ; n  N = C + Cx + C x2 + C x3 +.........+C xn  ....(i) 0 1 2 3 n ....(ii) r 0 ...(iii) where C ,C ,C ,............C are called combinatorial (binomial) coefficients. 012 n ( a ) The sum of all the binomial coefficients is 2n. Put x = 1, in (i) we get n C + C + C + .............+ C = 2n  n Cr  0 012 n r 0 ( b ) Put x=–1 in (i) we get n C – C C (1)r n C r  0 0 1 n + C –C ............+ = 0  23 r 0 5

JEE-Mathematics ( c ) The sum of the binomial coefficients at odd position is equal to the sum of the binomial coefficients at even position and each is equal to 2n–1. From (ii) & (iii), C + C + C +............ = C + C + C +....... = 2n–1 024 135 ( d ) nC + nC = n+1C r r r–1 (e) n Cr  n r 1 Cn r r 1 (f) n Cr  n n 1C r 1  n.n 1 n 2 C r 2  .......  n(n  1)(n  2).......(n  r  1) r r r 1 r(r 1)(r  2)..........1 (g) n Cr  r 1 . n 1 C n 1 r 1 Illustration 11 : Prove that : 25C + 24C +........+10C = 26C 10 10 10 11 Solution : LHS = 10C + 11C + 12C + ..............+25C 10  10 10 10  11C + 11C + 12C + .......+25C 10 11 10 10 12C + 12C +........+25C 11 10 10  13C + 13C +.........25C 11 10 10 and so on.  LHS = 26C 11 Aliter : LHS = coefficient of x10 in {(1 + x)10 + (1 + x)11 +............... (1+ x)25}  coefficient of x10 in   x )10 {1  x}16  1  (1 1  x 1     coefficient of x10 in (1  x )26  (1  x )10  x  coefficient of x11 in (1  x )26  (1  x )10  = 26C – 0 = 26C 11 11 Illustration 12 : Prove that : (i) C + 2C + 3C + ........ + nC = n . 2n–1 1 23 n (ii) C0  C1  C2  .........  Cn  2n 1  1 2 3 n 1 n 1 Solution : L.H.S. n n n n 1C r 1 r = r. nCr r 1  (i)  r. . r 1 n n 1 C r 1 n 1  n 1C1  ....... n1 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 = n  n.  C 0 C n 1    r 1 = n . 2n–1 Aliter : (Using method of differentiation) (1 + x)n = nC0 + nC1x + nC2x2 + ....... + nCnxn ..........(A) Differentiating (A), we get n(1 + x)n – 1 = C + 2C x + 3C x2 + ....... + n.C xn – 1. 12 3 n Put x = 1, C1  2C2  3C3  ........  n.C n  n.2n 1 n Cr 1 n n 1 nCr r 0 r 1 n  1 r0 r  1  (ii) =  L.H.S. = 1 n n 1 C 1  n 1 C  n 1C2  .......  n 1 C  = 1 2 n 1  1  r 0 n 1   n 1 n 1 r 1 1 n 1 6 E

JEE-Mathematics Aliter : (Using method of integration) Integrating (A), we get (1  x)n 1 C  C0x  C1x2  C2x3  ........  C n x n 1 (where C is a constant) n 1 2 3 n 1 1 Put x = 0, we get, C = – n 1  (1  x)n1 1  C0x  C1x2  C2x3  ........  C n x n 1 n 1 2 3 n 1 Put x = 1, we get C0  C1  C2  ....... Cn  2n1  1 2 3 n 1 n 1 Put x = –1, we get C0  C1  C2  .......  1 2 3 n 1 n C12 2 2 2  (2n 1)! 2 3 n ((n  1)!)2 + x)n = n Cr xr , r 0 I l l u s t r a t i o n13:If(1 then prove that  2 .C  3.C  .........  n.C Solution : (1 + x)n = C + C x + C x2 + C x3 + ........ + C xn .........(i) 01 2 2 n Differentiating both the sides, w.r.t. x, we get n(1 + x)n–1 = C + 2C x + 3C x2 + ......... + n.C xn –1 .........(ii) 12 2 n also, we have (x + 1)n = C xn + C xn – 1 + C xn –2 + ......... + C .........(iii) 01 2 n Multiplying (ii) & (iii), we get (C + 2C x + 3C x2 + ........ + C xn – 1)(C xn + C xn –1 + C xn – 2 + ......... + C ) = n(1 + x)2n – 1 12 3 n 01 2 n Equating the coefficients of xn – 1, we get C 2  2C 2  3C 2  .........  n.C 2  n . 2n 1C n 1 = (2n  1)! Ans. 1 2 3 n ((n  1)!)2 Illustration 14 : Prove that : C0 – 3C1 + 5C2 – ........(–1)n(2n + 1)Cn = 0 Solution : Tr = (–1)r(2r + 1)nCr = 2(–1)rr . nCr + (–1)r nCr n n .n1 C r 1 n (1)r nCr nn r r 0 2 (1)r .r. = 2 (1)r .n 1 C r1  (1)r . n C r r 1 r 1 r 0    Tr=  NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 = 2  n 1 C n 1 C1  .....   n C  n C1  ....... = 0   0 0 Illustration 15 : Prove that (2nC0)2 – (2nC1)2 + (2nC2)2 – .... + (–1)n (2nC2n)2 = (–1)n. 2nCn ...(i) Solution : (1 – x)2n = 2nC0 – 2nC1x + 2nC2x2 – ....+(–1)n 2nC2nx2n ....(ii) and (x + 1)2n = 2nC0x2n + 2nC1x2n–1 + 2nC2x2n–2 +...+2nC2n Multiplying (i) and (ii), we get .... + 2nC2n) (x2 –1)2n = (2nC0 – 2nC1x + .... + (–1)n 2nC2nx2n) × (2nC0x2n + 2nC x2n–1 + .... (iii) 1 Now, coefficient of x2n in R.H.S. = (2nC0)2 – (2nC1)2 + (2nC2)2 – ...... + (–1)n (2nC2n)2  General term in L.H.S., T = 2nC (x2)2n – r(–1)r r+1 r Putting 2(2n – r) = 2n  r=n  T = 2nC x2n(–1)n n+1 n Hence coeffiecient of x2n in L.H.S. = (–1)n.2nCn But (iii) is an identity, therefore coefficient of x2n in R.H.S. = coefficient of x2n in L.H.S.  (2nC0)2 – (2nC1)2 + (2nC2)2 – .... + (–1)n (2nC2n)2 = (–1)n. 2nCn E7

JEE-Mathematics Il lu str ati on 16 : Prove that : nC0.2nCn – nC1. C2n–2 nn + nC2.2n–4Cnn + .... = 2n Solution : L.H.S. = Coefficient of xn in [nC0(1 + x)2n – nC1(1 + x)2n – 2 ......] = Coefficient of xn in [(1 + x)2 – 1]n = Coefficient of xn in xn(x + 2)n = 2n Illustration 17 : If (1 + x)n = C0 + C1 x + C2x2 + ..... + Cnxn then show that the sum of the products of the Ci's taken two at a time represented by :  CiCj is equal to 22n – 1 – 2n! Since (C0 + C1 + C2 +.....+ Cn–1 + Cn)2 2.n !n ! 0 i j n Solution : = C 2  C12  C 2  .....  C 2 1  C 2  2(C0C1  C0C2  C0C3  ...  C0Cn + C1C2 + C1C3 +... 0 2 n n + C1Cn+ C2C3 + C2C4+...+C2Cn +.....+Cn–1Cn) (2n)2 = 2nCn + 2   CiC j 0 i jn Hence   CiCj  2 2 n 1  2n! Ans. 2.n !n ! 0i jn  Illu stration 18 : If (1 + x)n = C0 + C1x + C2 x2 +.....+ Cnxn then prove that   C i  C j 2 = (n – 1)2nCn + 22n 0i jn Solution : L.H.S    C i  C j 2 0i jn = (C0 + C1)2 + (C0 + C2)2 +....+ (C0 + Cn)2 + (C1 + C2)2 + (C1 + C3)2 +....+ (C1 + Cn)2 + (C2 + C3)2 + (C2 + C4)2 +... + (C2 + Cn)2 +....+ (Cn – 1 + Cn)2 = n (C 2  C 2  C 2  ....  C 2 )  2   CiCj 0 1 2 n 0i jn = n.2nCn + 2. 22n1  2n ! !  {from Illustration 17}  2.n ! n   = n .2nCn + 22n – 2nCn = (n – 1) . 2nCn + 22n = R.H.S. Do yourself - 4 : (i)  n   n    n   ........   n  =  0  1   2   n         (A) 2n – 1 (B) 2nC (C) 2n (D) 2n+1 n (ii) If (1 + x)n = C + C x + C x2 + .......... + C xn, n  N. Prove that 01 2 n (a) 3C – 8C + 13C – 18C + .......... upto (n + 1) terms = 0, if n  2. 0 1 2 3 (b) 2C + 22 C1  23 C2  24 C3  ......  2n 1 C n  3n1  1 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 02 3 4 n 1 n 1 (c) C 2  C12  C 2  ......  C 2  (2n  1)! 0 2 2 n ((n  1)!)2 3 n 1 5 . MULTINOMIAL THEOREM : n Using binomial theorem, we have (x + a)n = n Cr xnr ar , n  N r 0 n n ! xnrar n! xsar  r)!r! r!s! r0 (n  = , where s r = n = + rs n This result can be generalized in the following form. (x1 + x2 + ...... + xk)n = r1 ! r2 n! ! x1r1 x r2 .... ..x rk !.....rk 2 k r1 r2 .....rk n 8 E

JEE-Mathematics The general term in the above expansion r1 ! r2 n ! ! . x1r1 x r2 x r3 ......x rk ! r3 !.....rk 2 3 k The number of terms in the above expansion is equal to the number of non-negative integral solution of the equation r1 + r2 + ....... + rk = n because each solution of this equation gives a term in the above expansion. The number of such solutions is nk1 C k1 Particular cases : (i) + + z)n n! xryszt (x y = r!s!t! r s  t n The above expansion has Cn + 3 –1 = Cn + 2 terms 3–1 2 n! xpyqzrus pqrsn p !q !r !s! (ii) (x + y + z + u)n = There are C =n+4–1 Cn+3 terms in the above expansion. 4–1 3 Illu stration 19 : Find the coefficient of x2 y3z4w in the expansion of (x – y – z + w)10 Solution : (x – y – z + w)10 = n! (x)p (y)q (z)r (w)s pq r s10 p ! q ! r ! s ! We want to get x2y3z4w this implies that p = 2, q = 3, r = 4, s = 1 10! Ans.  Coefficient of x2y3z4w is 2! 3! 4! 1! (–1)3(–1)4 = –12600 Ans. Illustration 20 : Find the total number of terms in the expansion of (1 + x + y)10 and coefficient of x2y3. Solution : Total number of terms = C10+3–1 = 12C = 66 3–1 2 10! Coefficient of x2y3 = 2!  3!  5!  2520 Illustration 21 : Find the coefficient of x5 in the expansion of (2 – x + 3x2)6. Solution : The general term in the expansion of (2 – x + 3x2)6 = 6 ! 2r (x)s (3x2 )t , where r + s + t = 6. r!s!t! NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 = 6 ! 2r  (1)s  (3)t  xs2t r!s!t! For the coefficient of x5, we must have s + 2t = 5. But, r + s + t = 6,  s = 5 – 2t and r = 1 + t, where 0  r, s, t  6. Now t = 0  r = 1, s = 5. t = 1  r = 2, s = 3. t = 2  r = 3, s = 1. Thus, there are three terms containing x5 and coefficient of x5 = 6 !  21  (1)5  30  6 !  22  (1)3  31  6 !  23  (1)1  32 1! 5! 0! 2! 3! 1! 3! 1! 2! = –12 – 720 – 4320 = –5052. Ans. E9

JEE-Mathematics 2n (a) ar = a2n–r (b)n 1  1 (3n  an ) 2 Illustration 22 : If (1+x+x2)n  ar xr , then prove that ar r 0 r 0 Solution : (a) We have n 2n  arxr   1  x  x2 ....(A) r 0 1 Replace x by x  1  1  1 n  2n  1 r x x2   x  ar r 0    x2  x  1 n  2n ar x2nr r 0 2n 2n {Using (A)}   ar xr  ar x2nr r0 r0 Equating the coefficient of x2n–r on both sides, we get a2n–r = ar for 0 < r < 2n. Hence ar = a2n–r. (b) Putting x=1 in given series, then a0 + a1 + a2 + .........+ a2n = (1+1+1)n ....(1) a0 + a1 + a2 + ..........+ a2n = 3n But ar = a2n–r for 0 < r < 2n  series (1) reduces to 2(a0 + a1 +a2 + ........+ an–1) + an = 3n.  a0 + a1 +a2 + .......+ an–1 = 1 (3n – an) 2 Do yourself - 5 : ( i ) Find the coefficient of x2y5 in the expansion of (3 + 2x – y)10. 6 . APPLICATION OF BINOMIAL THEOREM : Illustration 23 : If 6 2 n 1 = [N] + F and F = N – [N]; where [.] denotes greatest integer function, then 6 14 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 NF is equal to (B) an even integer (C) odd integer (D) 402n+1 (A) 202n+1 Solution :  2n1 Since 6 6  14 = [N] + F  Let us assume that f = 6 6  14 2n1 ; where 0  f < 1.    2n1 2n 1 Now, [N] + F – f = 6 6  14 – 6 6 14  6 2n (14 ) 2n1 C 3 6 6 2n2 (14 )3  ....    =22 n 1 6 C1  [N] + F – f = even integer. Now 0 < F < 1 and 0 < f < 1 so –1 < F – f < 1 and F – f is an integer so it can only be zero 2 n1 2n 1 6 14 6 14    Thus NF =6 6 = 202n+1. Ans. (A,B) 10 E

JEE-Mathematics Illustration 24 : Find the last three digits in 1150. Solution : Expansion of (10 + 1)50 = 50C 1050 + 50C 1049 + ..... +50C 102 + 50C 10 + 50C 01 48 49 50 = 50 C0105050C11049......  50C47103 + 49 × 25 × 100 + 500 + 1 1000K  1000 K + 123001  Last 3 digits are 001. Illustration 25 : Prove that 22225555 + 55552222 is divisible by 7. Solution : When 2222 is divided by 7 it leaves a remainder 3. So adding & subtracting 35555, we get : E  22225555 35555  3555555552222 E1 E2 For E : Now since 2222–3 = 2219 is divisible by 7, therefore E is divisible by 7 11 ( xn – an is divisible by x –a) For E2 : 5555 when devided by 7 leaves remainder 4. So adding and subtracting 42222, we get : E = 35555 + 42222 + 55552222 – 42222 2 = (243)1111 + (16)1111 + (5555)2222 – 42222 Again (243)1111 + 161111 and (5555)2222 – 42222 are divisible by 7 ( xn + an is divisible by x + a when n is odd) Hence 22225555 + 55552222 is divisible by 7. Do yourself - 6 : ( i ) Prove that 525 – 325 is divisible by 2. ( i i ) Find the remainder when the number 9100 is divided by 8. (i i i ) Find last three digits in 19100. ( i v ) Let R  (8  3 7 )20 and [.] denotes greatest integer function, then prove that : 1 (a) [R] is odd (b) R  [R]  1  (8  3 7 )20 ( v ) Find the digit at unit's place in the number 171995 + 111995 – 71995. 7. BINOMIAL THEOREM FOR NEGATIVE OR FR ACTIONAL INDICES : E If n Q, then (1 + x)n = 1 + nx + n(n 1) x2 + n(n  1)(n  2) x3 + .......  provided | x | < 1. NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 2! 3! Note : (i) When the index n is a positive integer the number of terms in the expansion of ( 1+ x)n is finite i.e. (n+1) & the coefficient of successive terms are : nC , nC , nC , ....... nC n 012 (ii) When the index is other than a positive integer such as negative integer or fraction, the number of terms in the expansion of (1+ x)n is infinite and the symbol nC cannot be used to denote the coefficient of the r general term. (iii) Following expansion should be remembered (|x| < 1). (a) (1 + x)-1 =1 – x + x2 – x3 + x4 - ....  (b) (1 – x)–1 =1 + x + x2 + x3 + x4 + ....  (c) (1 + x)-2 =1 – 2x + 3x2 – 4x3 + ....  (d) (1 – x)–2 =1 + 2x + 3x2 + 4x3 + ....  (e) (1 + x)–3 = 1 – 3x + 6x2 – 10x3 + ..... + (1)r (r  1)(r  2) xr  ........ 2! 11

JEE-Mathematics (f) (1 – x)–3 = 1 + 3x + 6x2 + 10x3 + ..... + (r  1)(r  2) xr  ........ 2! (iv) The expansions in ascending powers of x are only valid if x is ‘small’. If x is large i.e. | x |>1 then we may find it convenient to expand in powers of 1/x, which then will be small. 8 . APPROXIMATIONS : (1 + x)n = 1 + nx n(n  1) n(n  1)(n  2) x3 ....... + x2 + 1.2 1.2.3 If x < 1, the terms of the above expansion go on decreasing and if x be very small, a stage may be reached when we may neglect the terms containing higher powers of x in the expansion. Thus, if x be so small that its square and higher powers may be neglected then (1 + x)n = 1 + nx, approximately. This is an approximate value of (1 + x)n Illustration 26 : If x is so small such that its square and higher powers may be neglected then find the approximate value of (1  3x )1 / 2  (1  x )5 / 3 4  x 1 / 2 (1  3x )1 / 2  (1  x )5 / 3 1  3 x 1  5x 1  19 x 1 x  1 /2 1  19 x 1 x  23 2  6 4  2  6 8  Solution : 4  x 1 / 2 = = 2   = 2   1/2 2 1  x 4   = 1  2  x  19 x = 1 x  19 x =1– 41 x Ans. 2  4 6 8 12 24 Illustration 27 : The value of cube root of 1001 upto five decimal places is – (A) 10.03333 (B) 10.00333 (C) 10.00033 (D) none of these 1 1 1 / 3 1 1 1 1 / 3(1 / 3  1) 1  ..... 1000   3 . 2! 10002  Solution : (1001)1/3 = (1000+1)1/3 = 10  = 10  1000  = 10{1 + 0.0003333 – 0.00000011 + .....} = 10.00333 Ans. (B) Illustration 28 : The sum of 1 + 1  1.3  1.3.5  .... is - 4 4.8 4.8.12 (A) 2 1 (C) 3 (D) 23/2 (B) 2 Solution : Comparing with 1 + nx + n(n  1) x2  .... NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 2! ....... (i) nx = 1/4 (by (i)) and n(n 1)x2 = 1.3 2! 4.8 or nx(nx  x) 3  1 1  x  3 = 32 4  4 16 2!  1  x  3  x  1  3  1 ........(ii)  4 4 4 4  2 putting the value of x in (i) n (–1/2) = 1/4  n = –1/2  sum of series = (1 + x)n = (1 – 1/2)–1/2 = (1/2)–1/2 = 2 Ans. (A) 12 E

JEE-Mathematics 9. EXPONENTIAL SERIES : ( a ) e is an irrational number lying between 2.7 & 2.8. Its value correct upto 10 places of decimal is 2.7182818284. ( b ) Logarithms to the base ‘e’ are known as the Napierian system, so named after Napier, their inventor. They are also called Natural Logarithm. x x2 x3 1 1  n 1     ....... ; where x may be any real or complex number & e = n  (c) ex = Lim  1! 2! 3! n ( d ) ax = 1  x na  x2 n2a  x3 n3a  ....... , where a > 0 1! 2! 3! 111 ( e ) e = 1     ....... 1! 2! 3! 10. LOGARITHMIC SERIES : (a) n (1 + x) =x x2 x3 x4  ....... , where –1 < x  1    234 (b) n (1 - x) = - x x2 x3 x4  ....... , where –1  x1    234 Remember : (i) 1  1  1  1  .......   n 2 (ii) elnx = x ; for all x > 0 234 (iv) n10 = 2.303 (iii) n2 = 0.693 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 ANSWERS FOR DO YOURSELF 1. (i) 5C x (3x2)5 + 5C (3x2)4   x  + 5C (3x2)3   x 2 + 5C (3x2)2   x 3 + 5C (3x2)1   x 4 + 5C   x 5 0 1  2  2  2  3  2  4  2  5  2  2: 3. (ii) nC yn + nC yn–1.x + nC .yn–2.x2 + ..........+nC .xn 4. 01 2 n 5. 6. (i) 70 x8 ; (ii) 1 25 ! ! 215 310 ; (i ii ) (a) –20; (b) –560x5, 280x2 3 0! 5 E (i) 4th & 5th i.e. 489888 ( i i ) n = 4, 5, 6 (i) C (i) –272160 or – 10C × 5C × 108 52 (ii) 1 (iii) 801 (v) 1 13

JEE-Mathematics CHECK YOUR GRASP EXERCISE - 01 SELECT THE CORRECT ALTERNATIVE (ONLY ONE CORRECT ANSWER) 1. If the coefficients of x7 & x8 in the expansion of 2  x n are equal , then the value of n is - 3  (A) 15 (B) 45 (C) 55 (D) 56 2. The sum of the binomial coefficients of 2 x  1 n is equal to 256 . The constant term in the expansion  is - x  (A) 1120 (B) 2110 (C) 1210 (D) none 3 . The sum of the coefficients in the expansion of (1  2x + 5x2)n is ' a ' and the sum of the coefficients in the expansion of (1 + x)2n is b . Then - (A) a = b (B) a = b2 (C) a2 = b (D) ab = 1 4 . Given that the term of the expansion (x1/3  x1/2)15 which does not contain x is 5 m where m  N , then m is equal to - (A) 1100 (B) 1010 (C) 1001 (D) none 5 . The expression 1 1  7 4 x  1 7  is a polynomial in x of degree -  4x 1  1   4 x 1    2   2     (A) 7 (B) 5 (C) 4 (D) 3 6 . In the binomial (21/3 + 31/3)n, if the ratio of the seventh term from the beginning of the expansion to the seventh term from its end is 1/6 , then n is equal to - (A) 6 (B) 9 (C) 12 (D) 15 7. The term independent of x in the product (4  x  7 x2 )  x  3 11 is -  x   (A) 7.11C6 (B) 36. 11C6 (C) 35. 11C5 (D) –12. 211 8 . If ‘a’ be the sum of the odd terms & ‘b’ be the sum of the even terms in the expansion of (1 + x)n , then (1  x²)n is equal to - (A) a²  b² (B) a² + b² (C) b²  a² (D) none 9 . The sum of the coefficients of all the even powers of x in the expansion of (2x2  3x + 1)11 is - (A) 2 . 610 (B) 3 . 610 (C) 611 (D) none 1 0 . The greatest terms of the expansion (2x + 5y)13 when x = 10, y = 2 is - NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 (A) 13C . 208 . 105 (B) 13C . 207 . 104 (C) 13C . 209 . 104 (D) none of these 5 6 4  1 1 . Number of rational terms in the expansion of 2  4 3 100 is - (A) 25 (B) 26 (C) 27 (D) 28  p   n 1 2 .If q      0 for p < q, where p, q  W, then  2r    r 0 (A) 2n (B) 2n–1 (C) 22n–1 (D) 2nCn  47  5 52  j  x  x 1 3 . 4       y  , then =   j1  3    y (A) 11 (B) 12 (C) 13 (D) 14 14 E

JEE-Mathematics 11 1 1 14. If nN& n is even , then    ......  = 1. (n 1) ! 3 ! (n 3) ! 5 ! (n 5) ! (n 1) ! 1 ! (A) 2n 2n 1 (C) 2n n ! (D) none of these (B) n ! 1 5 . Let R  (5 5  11)31  I  ƒ , where I is an integer and ƒ is the fractional part of R, then R · ƒ is equal to - (A) 231 (B) 331 (C) 262 (D) 1 10 10  15  1 6 . The value of  r  14  r  is equal to - r0    (A) 25C12 (B) 25C15 (C) 25C10 (D) 25C11 1 7 . C0  C1  C2  ......  C10 is equal to (here C = 10C ) 311  1 123 11 rr (D) 211 211  1 311 11 (A) (B) (C) [JEE 98] 11 11 11 (D) none of these (D) 01  n 1 nr 1 8 . If a n  r 0 n C r , then r0 n C r equals - (A) ( n -1) a (B) n a (C) n a /2 n n n 1 9 . The last two digits of the number 3400 are - (A) 81 (B) 43 (C) 29 SELECT THE CORRECT ALTERNATIVES (ONE OR MORE THAN ONE CORRECT ANSWERS) 2 0 . If the coefficients of three consecutive terms in the expansion of (1 + x)n are in the ratio of 1 : 7 : 42, then n is divisible by - (A) 9 (B) 5 (C) 3 (D) 11 3 1  20  46  21. In the expansion of  4   - (A) the number of irrational terms = 19 (B) middle term is irrational (C) the number of rational terms = 2 (D) 9th term is rational NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 2 2 . If (1 + x + x2 + x3)100 = a0 + a1x + a2x2 + ......... + a300x300, then - (A) a0 + a1 + a2 + a3 +.......+ a300 is divisible by 1024 (B) a0 + a2 + a4 +.......+ a300 = a1 + a3 + ....... + a299 (C) coefficients equidistant from beginning and end are equal (D) a1 = 100 2 3 . The number 101100  1 is divisible by - (A) 100 (B) 1000 (C) 10000 (D) 100000  n 2 4 . If 9  80 = I + f where I , n are integers and 0 < f < 1 , then - (A) I is an odd integer (B) I is an even integer (C) (I + f) (1  f) = 1  n (D) 1  f = 9  80  1 30  x  25. In the expansion of x 2 / 3  , a term containing the power x13 - (A) does not exist (B) exists and the co-efficient is divisible by 29 (C) exists and the co-efficient is divisible by 63 (D) exists and the co-efficient is divisible by 65 E 15

JEE-Mathematics 2 6 . The co-efficient of the middle term in the expansion of (1 + x)2n is - 1.3.5.7......(2 n  1) (B) 2nC (A) n ! 2n n (C) (n 1) (n  2) (n  3) .... (2n 1) (2n) 2 .6 .10 .14 ...... (4n  6) (4n 2) 1.2.3.......... (n 1) n (D) 1.2.3 .4 .....(n 1) . n CHECK YOUR GRASP ANSWER KEY EXERCISE-1 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 Que. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ans. C A A C D B B A B C Que. 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ans. B B C B C D B C D B,D Que. 21 22 23 24 25 26 Ans. A,B,C,D A,B,C,D A,B,C A,C,D B,C,D A,B,C,D 16 E

EXERCISE - 02 JEE-Mathematics BRAIN TEASERS SELECT THE CORRECT ALTERNATIVES (ONE OR MORE THAN ONE CORRECT ANSWERS) 1 . The coefficient of xr (0  r  n  1) in the expression : (x + 2)n1 + (x + 2)n2 . (x + 1) + (x + 2)n3 . (x + 1)² + ...... + (x + 1)n1 is - (A) nC (2r  1) (B) nC (2nr  1) (C) nC (2r + 1) (D) nC (2nr + 1) r r r r 2 . If (1 + x + x²)25 = a + a x + a x² + ..... + a . x50 then a + a + a + ..... + a is - 01 2 50 024 50 (A) even (B) odd & of the form 3n (C) odd & of the form (3n  1) (D) odd & of the form (3n + 1) 3 . The co-efficient of x4 in the expansion of (1  x + 2x2)12 is - (A) 12C (B) 13C (C) 14C (D) 12C + 3 13C + 14C 3 3 4 3 34 4 . Let (1 + x2)2 (1 + x)n = A + A x + A x2 + ...... If A , A , A are in A.P. then the value of n is - 01 2 012 (A) 2 (B) 3 (C) 5 (D) 7 nr 5 . If n  kC = xC then - ry k 1 (A) x = n + 1 ; y = r (B) x = n ; y = r + 1 (C) x = n ; y = r (D) x = n + 1 ; y = r + 1 6 . Co-efficient of t in the expansion of ( + p)m  1 + ( + p)m  2 ( + q) + ( + p)m  3 ( + q)2 +...... ( + q)m  1 where  q and p  q is -  m C t pt  q t  m C t pm  t  q m  t  m C t pt  q t  m C t pm  t  q m  t (A) (B) (C) (D) pq pq pq pq 7 . The co-efficient of x401 in the expansion of (1 + x + x2 + ...... + x9) 1 , (x < 1) is - (A) 1 (B)  1 (C) 2 (D)  2 8 . Number of terms free from radical sign in the expansion of (1 + 31/3 + 71/7)10 is - (A) 4 (B) 5 (C) 6 (D) 8         9. 30 15 30 15 30 15 The value r for which r r  r 1 1  .......  0 r is maximum is/are - (A) 21 (B) 22 (C) 23 (D) 24 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 10. If the 6th term in the expansion of 3  xn when x = 3 is numerically greatest then the possible integral  2 3  value(s) of n can be - (A) 11 (B) 12 (C) 13 (D) 14 1 1 . In the expansion of (1 + x)n (1 + y)n (1 + z)n , the sum of the co-efficients of the terms of degree ' r ' is - (A) n3 C r (B) n C r3 (C) 3nC (D) 3 . 2nC r r 1 2 . 35   10  4 5 r    x   6  r 0  5   y        , then x – y is equal to - (A) 39 (B) 29 (C) 52 (D) 40 sn n CssCr is -  1 3 . The value of r 0 s1 r s (A) 3n – 1 (B) 3n + 1 (C) 3n (D) 3(3n – 1) E 17

JEE-Mathematics 14. In the expansion of  x 3  3 .2log 2 11 -  x3  (A) there appears a term with the power x2 (B) there does not appear a term with the power x2 (C) there appears a term with the power x 3 1 (D) the ratio of the co-efficient of x3 to that of x 3 is 3 1 5 . The sum of the series (1² + 1).1! + (2² + 1).2! + (3² + 1).3! + ..... + (n² + 1).n! is - (A) (n + 1) . (n + 2)! (B) n . (n + 1)! (C) (n + 1) .(n + 1)! (D) none of these  1  3n  x2k  16. The binomial expansion of x k  , n  N contains a term independent of x - (A) only if k is an integer (B) only if k is a natural number (C) only if k is rational (D) for any real k 17. Let n  N. If (1 + x)n = a + ax + a x2 + ........+ a xn and a, a, a are in AP, then - 0 1 2 n n–3 n–2 n–1 (A) a , a , a are in AP (B) a , a , a are in HP 123 123 (C) n = 7 (D) n = 14 18. Set of values of r for which, 18C + 2 . 18C + 18C  20C contains - r2 r1 r 13 (A) 4 elements (B) 5 elements (C) 7 elements (D) 10 elements BRAIN TEASERS ANSWER KEY EXERCISE-2 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 Que. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ans. B A Que. 11 12 D A,B B B B C B,C B,C,D Ans. C D 13 14 15 16 17 18 A B,C,D B D A,C C 18 E

JEE-Mathematics EXERCISE - 03 MISCELLANEOUS TYPE QUESTIONS FILL IN THE BLANKS 1 . The greatest binomial coefficient in the expansion of (a + b)n is ________ given that the sum of all the coefficients is equal to 4096. 2 . The number 71995 when divided by 100 leaves the remainder ________. 3. The term independent of x in the expansion of  x 2  1 15 is ________ .  x  4 . If (1 + x + x² + ..... + xp)n = a + a x + a x² + ..... + a xnp then a + 2 a + 3a + .... + npa = ________ . 01 2 np 1 23 np 5. If (1 + x) (1 + x + x2) (1 + x + x2 + x3) ...... (1 + x + x2 + x3 + ...... + xn)  a + a x + a x2 + a x3 + ...... + a xm 01 2 3 m m then ar has the value equal to ________ . r 0 6. If the 6th term in the expansion of the binomial 1  x2 log10 x 8 is 5600, then x = ________ .  x 8 / 3  7 . (1 + x) (1 + x + x2) (1 + x + x2 + x3) ...... (1 + x + x2 + ...... + x100) when written in the ascending power of x then the highest exponent of x is ________ . MATCH THE COLUMN Following question contains statements given in two columns, which have to be matched. The statements in Column-I are labelled as A, B, C and D while the statements in Column-II are labelled as p, q, r and s. Any given statement in Column-I can have correct matching with ONE statement in Column-II. 1 . Column-I Column-II (A) (2n + 1) (2n + 3) (2n + 5) ....... (4n  1) is equal to (n 1)n (p) n! (B) C1  2 . C2  3 . C 3  ......  n . C n is equal to (q) n . 2n . (2n  1) C0 C1 C2 Cn 1 (4n) ! n ! here C stand for nC . (r) 2n . (2n) ! (2n) ! rr n (n 1) (C) If (C0 + C1) (C1 + C2) (C2 + C3) ...... (Cn1 + Cn) (s) = m . C C C .... C , then m is equal to 2 123 n1 (D) If C are the binomial coefficients in the expansion of r nn NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65  (1 + x)n, the value of (i  j) C C is i j i 1j1 ASSERTION & REASON These questions contains, Statement I (assertion) and Statement II (reason). (A) Statement-I is true, Statement-II is true ; Statement-II is correct explanation for Statement-I. (B) Statement-I is true, Statement-II is true ; Statement-II is NOT a correct explanation for statement-I (C) Statement-I is true, Statement-II is false (D) Statement-I is false, Statement-II is true 1 . Statement-I : Coefficient of ab8c3d2 in the expansion of (a + b + c + d)14 is 180180 Because Statement-II : General term in the expansion of (a1 + a2 + a3 + ..... + am)n = n1 !n2 n! ! a1n1 a2n2 ... anmm , where n1 + n2 + n3 + ... + nm = n. !n3 !....nm (A) A (B) B (C) C (D) D E 19

JEE-Mathematics 2 . 1 15 15Crpr q15r 1 Statement-I : If q = 3 and p + q = 1, then  15  5 r 3 r 0 Because n Statement-II : If p + q = 1 , 0 < p < 1, then r nC rpr qnr  np r 0 (A) A (B) B (C) C (D) D 3 . Statement-I : The greatest value of 40C0 . 60Cr + 40C1 . 60Cr–1........40C40 . 60Cr–40 is 100C50 Because Statement-II : The greatest value of 2nCr, (where r is constant) occurs at r = n. (A) A (B) B (C) C (D) D 4. Statement-I : If x = nCn–1 + n+1Cn–1 + n+2Cn–1 + .......... + 2nCn–1, then x 1 is integer. 2n 1 Because Statement-II : nCr + nCr–1 = n+1Cr and nCr is divisible by n if n and r are co-prime. (A) A (B) B (C) C (D) D COMPREHENSION BASED QUESTIONS Comprehension # 1 2n If n is positive integer and if (1 + 4x + 4x2)n = ar xr , where ai's are (i = 0, 1, 2, 3, ..... , 2n) real r 0 numbers. On the basis of above information, answer the following questions : n 1 . The value of 2  a2r is - r 0 (A) 9n – 1 (B) 9n + 1 (C) 9n – 2 (D) 9n + 2 n 2 . The value of 2 a2r 1 is - r 1 (A) 9n – 1 (B) 9n + 1 (C) 9n – 2 (D) 9n + 2 (C) n.22n (D) (n + 1).22n 3 . The value of a2n–1 is - (C) 8n2 – 4n (D) 8n – 4 (A) 22n (B) (n – 1).22n 4 . The value of a2 is - NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 (A) 8n (B) 8n2 – 4 MISCELLANEOUS TYPE QUESTION ANSWER KEY EXERCISE-3  Fill in the Blanks 7. 5050 1 . 12C6 2 . 43 3 . 3003 np 6 . x = 10 E  Match the Column 4 . (p + 1)n 5 . (n + 1) ! 2 1 . (A)(r), (B)(s), (C)(p), (D)(q)  Assertion & Reason 1. C 2. D 3. C 4. A  Comprehension Based Questions Comprehension # 1 : 1. B 2. A 3. C 4. C 20

EXERCISE - 04 [A] JEE-Mathematics CONCEPTUAL SUBJECTIVE EXERCISE 1 . If the coefficients of (2r + 4)th, (r - 2)th terms in the expansion of (1 + x)18 are equal, find r. 2 . If the coefficients of the rth, (r +1)th & (r + 2 )th terms in the expansion of (1 + x)14 are in AP, find r. 3. Find the term independent of x in the expansion of : (a)  x 3 10 (b) 1 x1/ 3  x 1 / 5 8    2   3 2x2  4 . Prove that : n -1C + n -2C + n -3C +....... + rC = n C . r rr r r+1 5. If 40C . x(1  x)39 + 2 . 40C x2 (1  x)38 + 3 40C x3 (1  x)37 + ...... + 40. 40C x40 = ax + b, then find a & b. 1 2 3 40 6 . If n + 1C + 2 (2C + 3C + 4C + ...... + nC ) = 12 + 22 + 32 + ......... + 1002, then find n. 2 222 2 7 . Which is larger : (9950 +10050) or (101)50. C2n -2 + 4n 8. Show that 2n -2C + 2. n-1 C2n -2 > , n N, n >2 n-2 n n 1 9 . Find the coefficient of x4 in the expansion of : (a) (1 + x + x2 + x3)11 (b) (2 – x + 3x2)6 1 0 . Find numerically the greatest term in the expansion of : 3 1 (a) ( 2 + 3x)9 when x = (b) ( 3 – 5x)15 when x = 2 5 11. Prove that the ratio of the coefficient of x10 in (1– x2)10 & the term independent of x in  x  2 10 is 1: 32.  x   3x2 9 1 1 2 . Find the term independent of x in the expansion of (1+ x +2x3)  2  3x  . n 1 3 . Prove that n Ck sin Kx. cos ( n - K)x = 2n -1 sin nx. k 0 1 4 . Find the coefficient of : NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 (a) x6 in the expansion of (ax2 + bx + c)9. (b) x2 y3 z4 in the expansion of (ax - by + cz)9. (c) a2 b3 c4d in the expansion of (a – b – c + d)10. 20 20  30   xCy Prove 25  30   70   100 C25 1 5 . (a) , then find x, y. (b) that : r 0  r  25    r   25  r    r  r0      n  r    n n k  16. Prove that :  r  k   k          r  k  1 7 . 25  1 r 30  30  Prove that : r 0    2 5   0  r   r  n2  n  1  n  2n  1   18. Prove that :  r   r  2   n 2  r0       E 21

JEE-Mathematics Prove the following (here C = nC ) (Q. 19 to 26) : rr 1 9 . C C + C C + C C +.......+ C C = (2n)! 01 12 23 n-1 n (n  1)!(n  1)! 2n! 2 0 . C0 Cr  C1Cr 1  C2C r 2  .......  C nrC n  (n  r )!(n  r )! 2 1 . C 2 + C 2 + C 2 +....... + C 2 = (2n)! 012 n n!n! 22. C0  C1  C2  C3  .......  (1)r .C r  (1)r (n  1)! r!.(n  r 1)! 2 3 . C + 2C + 3C + ....... + n. C =n. 2n-1 1 23 n 2 4 . C + 2C + 3C +....... + (n +1) C = (n + 2) 2n-1 0 12 n 25. C0  C1  C2  .......  Cn  2n1  1 2 3 n 1 n 1 26. C1  2C2  3C3  ......  n.Cn  n(n  1) C0 C1 C2 C n 1 2 27. Prove the identity 1 1 2n  2 1 .   2n 1 C r C2 n 1 2n 1 2n Cr r 1 2 8 . If (1 + x )15 = C + C . x + C . x2 +....+ C . x15 and C + 2C + 3C +....+ 14C = a2b + c, then find a + b + c. 01 2 15 23 4 15 215  30  30   214  30  29   213  30  28 ......  30  15   0  15   1  14   2  13  15    29. Evaluate :           0  CONCEPTUAL SUBJECTIVE EXERCISE ANSWER KEY EXERCISE-4(A) NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 1. r = 6 2 . r = 5 or 9 3. (a) T = 5 (b) T = 7 5. a = 40, b = 0 6. 100 3 12 6 7 . 10150 7.313 17 9 . (a) 990 (b) 3660 1 0 . (a) T7  2 (b) 455 x 312 12. 54 1 4 . (a) 84b6c3 + 630ab4c4 +756a2b2c5 + 84a3c6 ; (b) –1260.a2b3c4 ; (c) –12600 30  1 5 (a) x = 50, y = 25 2 8 . 2 8 29. 15   22 E

EXERCISE - 04 [B] JEE-Mathematics BRAIN STORMING SUBJECTIVE EXERCISE 2n 2n ar (x  2)r   3)r  1 .If br (x & a =1 for all k  n, then show that b = C2n+1 k n n+1 r 0 r0 2 . Prove the following : (a) C02  C 2  C 2  C32  .......  (1)n C n2  0 / 2 nCn/2 if n is odd 1 2 (1)n if n is even (b) 1.C 2 + 3.C 2 + 5.C 2 +.......+(2n+1)C 2 = (n  1)(2n)! 012 n n!n! 3. (a) Find the index n of the binomial  x  2 n if the 9th term of the expansion has numerically the greatest  5 5  coefficient (n N). (b) For which positive values of x is the fourth term in the expansion of (5 +3x)10 is the greatest. 4 . If a , a , a , ....... be the coefficients in the expansion of (1 + x + x2)n in ascending powers of x, then prove that : 012 (a) a a – a a + a a – .... = 0 01 12 23 (b) a a – a a + a a – ....... + a a = a or a 02 13 24 2n-2 2n n+1 n-1 (c) E1 = E2 = E3 = 3n-1 ; where E1 = a0+ a3+a6+ ....... ; E2 = a1 + a4+ a7 +....... & E3 = a2+ a5+a8+....... 5 . Prove that : 12 . C + 22 C + 32. C + 42. C . +........+(n +1)2 . C = 2n-2 ( n +1) (n + 4). 01 2 3 n If (1+ x)n = n C r .x r then prove that ; 22.C0  23.C1  24.C2  .......  2n2.C n 3n2  2n  5 6 . 1.2 2.3 3.4  (n  1)(n  2) (n  1)(n  2) r 0 r  n  i   n  r  1   n   7. Prove that :  k  k 1   k  1  i0       p q  p  q  8 .  n  , p, N; p, q are constants. Prove that :  j   n  j    p  q       j0 9. Prove that : n  n  1  n  2n  1       n  r  r   n 1  r 1 10. Prove that : C0  C1  C2  C3  .......  Cn 1  n. 2n1 2345  n  2 (n  1)(n  2) NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 11. Prove that : 1 n 2 n C2  3 n 4 n C4  .....  (1)n 1 n .n C n 1 2 C1  3 4 C3  5 n 1  n 1 12. Prove that : (2nC )2 +2. (2nC )2 +3.(2nC )2 +..... +2n.(2nC )2 = (4n 1)! 1 23 2n [(2n  1)!]2 BRAIN STORMING SUBJECTIVE EXERCISE ANSWER KEY EXERCISE-4(B) 23 3. (a) n = 12 (b) 5  x  20 8 21 E

JEE-Mathematics EXERCISE - 05 [A] JEE-[MAIN] : PREVIOUS YEAR QUESTIONS 1 . The sum of the coefficients in the expansion of (x + y)n is 4096. The greatest coefficient in the expansion is- [AIEEE 2002] (1) 1024 (2) 924 (3) 824 (4) 724 2 . If for positive integers r > 1, n > 2 the coefficients of the (3r)th and (r+2)th powers of x in the expansion of (1+x)2n are equal, then- [AIEEE 2002] (1) n = 2r (2) n = 3r (3) n = 2r + 1 (4) n = 2r – 1 3. If 1  x n  C0  C1 x  C2 x2  ...  ...Cn xn , then C1  2C2  3C3  ...  nCn  [AIEEE-2002] C0 C1 C2 C n1 nn 1 nn 2 nn 1 n 1n 2 (1) (2) (3) (4) 2 2 2 2  4 . The number of integral terms in the expansion of 3  8 5 256 is- [AIEEE 2003] (1) 32 (2) 33 (3) 34 (4) 35 5 . The coefficient of the middle term in the binomial expansion in powers of x of (1 + x)4 and of (1 – x)6 is the same if  equals- [AIEEE 2004] (1) 5 10 3 3 3 (2) 3 (3) 10 (4) 5 6 . The coefficient of xn in expansion of (1 + x)(1 – x)n is- [AIEEE 2004] (1) (n – 1) (2) (–1)n (1–n) (3) (–1)n–1 (n –1)2 (4) (–1)n–1n 7 . If the coefficients of rth, (r + 1)th and (r + 2)th terms in the binomial expansion (1 + y)m are in A.P., then m and r satisfy the equation- [AIEEE 2005] (1) m2 – m (4r – 1) + 4r2 + 2 = 0 (2) m2 – m (4r + 1) + 4r2 – 2 = 0 (3) m2 – m (4r + 1) + 4r2 + 2 = 0 (4) m2 – m(4r – 1) + 4r2 – 2 = 0 ax2  1 1 1 ax  1 11  bx    bx2  8. If the coefficient of x7 in  equals the coefficient of x–7 in   , then a and b satisfy  the relation- [AIEEE 2005] (1) ab = 1 (2) a  1 (3) a + b = 1 (4) a – b = 1 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 b 9 . For natural numbers m, n if (1 – y)m (1 + y)n = 1 + a1y + a2y2 +......, and a1 = a2 = 10, then (m, n) is- [AIEEE 2006] (1) (45, 35) (2) (35, 45) (3) (20, 45) (4) (35, 20) 1 0 . The sum of the series 20C0  20C1 + 20C2  20C3 + ..... ...... + 20C10 is - [AIEEE 2007] (1) 1 20C10 (2) 0 (3) – 20C10 (4) 20C10 2 1 1 . In the binomial expansion of (a  b)n, n  5, the sum of 5th and 6th terms is zero, then a equals b [AIEEE 2007] 6 n 5 n4 5 (1) n  5 (2) 6 (3) 5 (4) 24 n4 E

JEE-Mathematics n [AIEEE 2008] 1 2 . Statement –1 : r  1 nCr  n  2 2n1 r 0 n Statement–2 :  r  1 nCr xr = (1 + x)n+nx (1+x) n–1 r 0 (1) Statement –1 is false, Statement –2 is true (2) Statement–1 is true, Statement–2 is true; Statement–2 is a correct explanation for Statement–1 (3) Statement–1 is true, Statement–2 is true; Statement–2 is not a correct explanation for Statement–1 (4) Statement–1 is true, Statement–2 is false 1 3 . The remainder left out when 82n – (62)2n+1 is divided by 9 is :- [AIEEE 2009] (1) 7 (2) 8 (3) 0 (4) 2 10 10 S3  10 j210C j . S1  j( j  1)10 C j, S2  j10 C j   1 4 . Let and [AIEEE-2010] j1 j1 j1 Statement–1 : S3 = 55 × 29. Statement–2 : S1 = 90 × 28 and S2 = 10 × 28. (1) Statement–1 is true, Statement–2 is true; Statement–2 is a correct explanation for Statement–1. (2) Statement–1 is true, Statement–2 is true; Statement–2 is not a correct explanation for statement–1. (3) Statement–1 is true, Statement–2 is false. (4) Statement–1 is false, Statement–2 is true. 1 5 . The coefficient of x7 in the expansion of (1 – x – x2 + x3)6 is :- [AIEEE 2011] (1) –144 (2) 132 (3) 144 (4) – 132 2n 2n 3 1  3 1    1 6 . If n is a positive integer, then is : [AIEEE 2012] (1) a rational number other than positive integers (2) an irrational number (3) an odd positive integer (4) an even positive integer 17. The term independent of x in expansion of  x2 / 3 x 1  x 1 10 is : [JEE (Main)-2013]   x1 / 3  x1 / 2   1 x  NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 (1) 4 (2) 120 (3) 210 (4) 310 PREVIOUS YEARS QUESTIONS ANSWER KEY EXERCISE-5 [A] Que. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ans 2 3 3 2 3 2 2 1 2 1 3 2 4 3 1 Que. 16 17 Ans 2 3 E 25

JEE-Mathematics JEE-[ADVANCED] : PREVIOUS YEAR QUESTIONS EXERCISE - 05 [B] 1. (a) For 2  r  n , n + 2  n  + n  = [JEE 2000, (Screening ), 1+1M]  r   r  1  r  2  n  1 2  n  1 2  n  2 n  2 (A)  r  1   r  1   r  (D)  r  (B) (C) a ( b ) In the binomial expansion of (a - b)n, n  5, the sum of the 5th and 6th terms is zero, Then b equals - n5 n4 5 6 (A) (B) (C) (D) 6 5 n4 n5 2. For any positive integers m, n (with n  m) , n = nC . Prove that : let  m  m  n   n 1  n  2 m  n 1  m  +  m  +  m  + ........ +  m  =  m  1  Hence or otherwise prove that, [JEE 2000 (Mains), 6M] n  n 1 n 2 m  n 2  m  + 2  m  + 3  m  + ........ + (n  m + 1)  m  =  m  2  . GF JIm 10  20  p H K3 . 0) [JEE 02(Screening ), 3M] The sum i0  i   m  i (where if p < q is maximum when m is - q (A) 5 (B) 10 (C) 15 (D) 20 4 . ( a ) Coefficient of t24 in the expansion of (1 + t2)12 (1 + t12) (1 + t24) is - [JEE 03, Screening , 3M out of 60] (A) 12C + 2 (B) 12C + 1 (C) 12C (D) none 6 6 6 [JEE 03, Mains 2M out of 60] ( b ) If n and k are positive integers, show that 2k  n  n 2 k 1  n   n 1  2 k 2  n  n 2  .....( 1 ) k  n  nk   n  0   k   1   k 1  2   k 2  k   0   k  5. If n, r  N and n–1C = (k2 – 3) (nC ), then k lies in the interval - r r+1 [JEE 04, Screening, 3M out of 84] (A)  3, 3  (B) (2, ) (C)  3,  (D) 3, 2   6. The value of FHG300JKI FHG1300IKJ  GFH310KJI GHF3101IKJ  FGH320JKI GHF3102IKJ HGF IJK30 HGF3300IKJ , is where GFHrnIKJ  nCr NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\01.BINOMIAL.p65 .......... 20 [JEE 05, Screening, 3M out of 84] (A) 30C10 (B) 60C20 (C) 31C11 or 31C10 (D) 30C11 7 . For r = 0, 1,....,10, let Ar, Br and Cr denote, respectively, the coefficient of xr in the expansions of (1+x)10, 10 [JEE 10, 5M, –2M] (1 + x)20 and (1 + x)30. Then A r (B10Br  C10 A r ) is equal to - r 1  (B) 2 (A) B10 – C10 A 10 B 10  C10 A10 (C) 0 (D) C10 – B10 8 . The coefficients of three consecutive terms of (1 + x)n+5 are in the ratio 5 : 10 : 14. Then n = [JEE-Advanced 2013, 4, (–1)] PREVIOUS YEARS QUESTIONS ANSWER KEY EXERCISE-5 [B] 1. (a) D ; (b) B 3. C 4. (a) A 5. D 6. A 7. D 8. 6 26 E

JEE-Mathematics CIRCLE 1. (A)   DEFINITION  :   A  circle  is  the  locus  of  a  point  which  moves  in  a  plane  in  such  a  way  that  its  distance  from  a  fixed  point  (in  the same  given  plane)  remains  constant.  The  fixed  point  is  called  the  centre  of  the  circle  and  the  constant  distance is  called  the  radius  of  the  circle. Equation  of  a  circle  : The  curve  traced  by  the  moving  point  is  called  its  circumference  i.e.  the  equation  of  any  circle  is  satisfied  by co-ordinates  of  all  points  on  its  circumference. or The  equation  of  the  circle  means  the  equation  of  its  circumference. or It  is  the  set  of  all  points  lying  on  the  circumference  of  the  circle. Chord  and  diameter  -  the  line  joining  any  two  points  on  the  circumference  is  called  a P CQ chord.  If  any  chord  passing  through  its  centre  is  called  its  diameter. AB AB  =  chord,  PQ  =  diameter C  =  centre       (B) BASIC  THEOREMS  &  RESULTS  OF  CIRCLES  : ( a ) Concentric  circles  :  Circles  having  same  centre.      ( b ) Congruent  circles  :  Iff  their  radii  are  equal. ( c ) Congruent  arcs  :  Iff  they  have  same  degree  measure  at  the  centre. Theorem  1  : (i) If  two  arcs  of  a  circle  (or  of  congruent  circles)  are  congruent,  the  corresponding  chords  are  equal. Converse  :  If  two  chords  of  a  circle  are  equal  then  their  corresponding  arcs  are  congruent. (ii) Equal  chords  of  a  circle  (or  of  congruent  circles)  subtend  equal  angles  at  the  centre. Converse  :  If  the  angle  subtended  by  two  chords  of  a  circle  (or  of  congruent  circles)  at  the  centre are  equal,  the  chords  are  equal. Theorem  2  : (i) The  perpendicular  from  the  centre  of  a  circle  to  a  chord  bisects  the  chord. Converse  :  The  line  joining  the  mid  point  of  a  chord  to  the  centre  of  a  circle  is  perpendicular  to the  chord. (ii) Perpendicular  bisectors  of  two  chords  of  a  circle  intersect  at  its  centre. Theorem  3  : (i) There  is  one  and  only  one  circle  passing  through  three  non  collinear  points. (ii) If  two  circles  intersects  in  two  points,  then  the  line  joining  the  centres  is  perpendicular  bisector  of Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 common  chords. Theorem  4  : (i) Equal  chords  of  a  circle  (or  of  congruent  circles)  are  equidistant  from  the  centre. Converse  :  Chords  of  a  circle  (or  of  congruent  circles)  which  are  equidistant  from  the  centre  are equal  in  length. (ii) If  two  equal  chords  are  drawn  from  a  point  on  the  circle,  then  the  centre  of  circle  will  lie  on  angle bisector  of  these  two  chords. (iii) Of  any  two  chords  of  a  circle  larger  will  be  near  to  centre. Theorem  5  :     O (i) The  degree  measure  of  an  arc  or  angle  subtended  by  an  arc  at  the  centre  is 2 double  the  angle  subtended  by  it  at  any  point  of  alternate  segment. (ii) Angle  in  the  same  segment  of  a  circle  are  equal.     44 E

JEE-Mathematics (iii) The  angle  in  a  semi  circle  is  right  angle.   Converse  :  The  arc  of  a  circle  subtending  a  right  angle  in  alternate  segment is  semi  circle. Theorem  6  : Any  angle  subtended  by  a  minor  arc  in  the  alternate  segment  is  acute  and  any  angle  subtended  by  a major  arc  in  the  alternate  segment  is  obtuse. Theorem  7  : If  a  line  segment  joining  two  points  subtends  equal  angles  at  two  other  points  lying  on  the  same  side  of  the line  segment,  the  four  points  are  concyclic,  i.e.  lie  on  the  same  circle. (d) Cyclic  Quadrilaterals  : A  quadrilateral  is  called  a  cyclic  quadrilateral  if  its  all  vertices  lie  on  a  circle. Theorem  1  : The  sum  of  either  pair  of  opposite  angles  of  a  cyclic  quadrilateral  is  180° OR The  opposite  angles  of  a  cyclic  quadrilateral  are  supplementary. Converse  :  If  the  sum  of  any  pair  of  opposite  angle  of  a  quadrilateral  is  180°,  then  the  quadrilateral  is cyclic. Theorem  2  : If  a  side  of  a  cyclic  quadrilateral  is  produced,  then  the  exterior  angle  is  equal  to  the  interior  opposite angle. Theorem  3  :          C The  internal  angle  bisectors  of  a  cyclic  quadrilateral  form  a  quadrilateral  which  is also  cyclic. D Theorem  4  : If  two  sides  of  a  cyclic  quadrilateral  are  parallel  then  the  remaining  two  sides  are P QS R AB equal  and  the  diagonals  are  also  equal. OR A  cyclic  trapezium  is  isosceles  and  its  diagonals  are  equal. Converse  : If  two  non-parallel  sides  of  a  trapezium  are  equal,  then  it  is  cyclic. OR An  isosceles  trapezium  is  always  cyclic. Theorem  5  : When  the  opposite  sides  of  cyclic  quadrilateral  (provided  that  they  are  not  parallel)  are  produced,  then Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 the  exterior  angle  bisectors  intersect  at  right  angle.      (C) TANGENTS  TO  A  CIRCLE  : Theorem  1  : A  tangent  to  a  circle  is  perpendicular  to  the  radius  through  the  point  of  contact. Converse  :  A  line  drawn  through  the  end  point  of  a  radius  and  perpendicular  to  it  is  a  tangent  to  the  circle. Theorem  2  :       If  two  tangents  are  drawn  to  a  circle  from  an  external  point,  then  :  (i) they  are  equal.  (ii) they  subtend  equal  angles  at  the  centre, (iii) they  are  equally  inclined  to  the  segment,  joining  the  centre  to  that  point. Theorem  3  :          If  two  chords  of  a  circle  intersect  inside  or  outside  the  circle A DA B O P when  produced,  the  rectangle  formed  by  the  two  segments D of  one  chord  is  equal  in  area  to  the  rectangle  formed  by  the P CB two  segments  of  the  other  chord. C PA  ×    PB  =  PC  ×  PD 45 E

JEE-Mathematics Theorem  4  : B If  PAB  is  a  secant  to  a  circle  intersecting  the  circle  at  A  and  B  and  PT  is A tangent  segment,  then  PA  ×  PB  =  PT2 PO OR Area  of  the  rectangle  formed  by  the  two  segments  of  a  chord  is  equal  to T the  area  of  the  square  of  side  equal  to  the  length  of  the  tangent  from  the point  on  the  circle. E Theorem  5  :  C If  a  chord  is  drawn  through  the  point  of  contact  of  a  tangent  to  a  circle, B then  the  angles  which  this  chord  makes  with  the  given  tangent  are  equal O respectively  to  the  angles  formed  in  the  corresponding  alternate  segments. D BAQ  =  ACB  and  BAP  =  ADB P AQ Converse  : If  a  line  is  drawn  through  an  end  point  of  a  chord  of  a  circle  so  that  the  angle  formed  with  the  chord  is  equal  to the  angle  subtended  by  the  chord  in  the  alternate  segment,  then  the  line  is  a  tangent  to  the  circle. 2 . STANDARD  EQUATIONS  OF  THE  CIRCLE  : (a) Central  Form  : If  (h,  k)  is  the  centre  and  r  is  the  radius  of  the  circle  then  its  equation  is (x–h)2  +  (y–k)2  =  r2 Special  Cases  : (i) If  centre  is  origin  (0,0)  and  radius  is  'r'  then  equation  of  circle  is  x2  +  y2  =  r2 and  this  is  called  the  standard  form. (ii) If  radius  of  circle  is  zero  then  equation  of  circle  is  (x – h)2  +  (y – k)2  =  0. Such  circle  is  called  zero  circle  or  point  circle. y (iii) When  circle  touches  x-axis  then  equation  of  the  circle  is (x–h)2  +  (y–k)2  =  k2. (h,k) C k x 0 Touching x-axis (iv) When  circle  touches  y-axis  then  equation  of  circle  is y (x–h)2  +  (y–k)2  =  h2  . C(h,k) h (v) When  circle  touches  both  the  axes  (x-axis  and  y-axis)  then  equation  of x Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 0 Touching y-axis y circle    (x–h)2  +  (y–h)2  =  h2.   C(h,h) hh x 0 Touching x-axis and y-axis (vi) When  circle  passes  through  the  origin  and  centre  of  the  circle  is  (h,k)        y then  radius  h2  k2  r and  intercept  cut  on  x-axis  OP  =2h, Q x and  intercept  cut  on  y-axis  is  OQ  =  2k  and  equation  of  circle  is (0,2k) C(h,k) (x–h)2  +  (y–k)2  =  h2  +  k2  or  x2  +  y2  –  2hx  –  2ky  =  0 k (2h,0) OP Note  :    Centre  of  the  circle  may  exist  in  any  quadrant  hence  for  general  cases  use  ±  sign  before  h  &  k. 46 E

JEE-Mathematics (b) General  equation  of  circle x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0.  where  g,f,c  are  constants  and  centre  is  (–g,–f) i.e.   co efficien t of x coefficient of y   and  radius  r  g2  f2  c  2 ,  2 Note  : (i) If  (g2  +  f2  –  c)  >  0,  then  r  is  real  and  positive  and  the  circle  is  a  real  circle. (ii) If  (g2  +  f2  –  c)  =  0,  then  radius  r  =  0  and  circle  is  a  point  circle. (iii) If  (g2  +  f2  –c)<0,  then  r  is  imaginary  then  circle  is  also  an  imaginary  circle  with  real  centre. (iv) x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0,  has  three  constants  and  to  get  the  equation  of  the  circle  at  least  three conditions  should  be  known   A  unique  circle  passes  through  three  non  collinear  points. (v) The  general  second  degree  in  x  and  y,  ax2  +  by2  +  2hxy  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0  represents a  circle  if  : • coefficient  of  x2  =  coefficient  of  y2  or  a  =  b    0 • coefficient  of  xy  =  0  or h  =  0 • (g2  +  f2  –  c)    0  (for  a  real  circle) (c) Intercepts  cut  by  the  circle  on  axes  : The  intercepts  cut  by  the  circle  x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =0  on  : (i) x-axis  = 2 g2 – c (ii) y-axis  = 2 f2 – c Note  : (i) If  the  circle  cuts  the  x-axis  at  two  distinct  point,  then  g2  –  c  >  0 (ii) If  the  cirlce  cuts  the  y-axis  at  two  distinct  point,  then  f2  –  c  >  0 (iii) If  circle  touches  x-axis  then  g2  =  c. (iv) If  circle  touches  y-axis  then  f2  =  c. (v) Circle  lies  completely  above  or  below  the  x-axis  then  g2  <  c. (vi) Circle  lies  completely  to  the  right  or  left  to  the  y-axis,  then  f2 <  c. (vii) Intercept  cut  by  a  line  on  the  circle  x2  +  y2   +  2gx  +    2fy+c=0  or  length  of O aP chord  of  the  circle   2 a2  P2   where  a  is  the  radius  and  P  is  the  length  of AC B perpendicular  from  the  centre  to  the  chord. (d) Equation  of  circle  in  diameter  form  : P(x,y) Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 If  A(x ,y )  and  B(x ,y )  are  the  end  points  of  the  diameter  of  the  circle (x1,y1) A C B(x2,y2) 11 22 and    P(x,y)  is  the  point  other  then  A  and  B  on  the  circle  then  from geometry  we  know  that  APB  =  90°.  (Slope  of  PA)  ×  (Slope  of  PB)  =  –1    y  y1   y  y2  =  –  1  x  x1   x  x2     (x–x )  (x–x )+(y–y )(y–y )  =  0 1 2 12 Note  :  This  will  be  the  circle  of  least  radius  passing  through  (x ,  y )  and  (x ,  y ) 11 22 (e) Equation  of  circle  in  parametric  forms  : (i) The  parametric  equation  of  the  circle  x2+y2  =  r2  are  x  =  r  cos,  y  =  r  sin  ;      [0,  2)  and (r cos , r sin )   are  called  the  parametric  co-ordinates. (ii) The  parametric  equation  of  the  circle    (x  –  h)2  +  (y  –  k)2  =  r2 is  x  =  h  +  r  cos,  y  =  k  +  r  sin   where    is  parameter. (iii) The  parametric  equation  of  the  circle  x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0  are  x  =  – g  +  g 2 + f 2 – c cos, y  =  –f  +  g 2 + f 2 – c   sin    where    is  parameter. E 47

JEE-Mathematics Note  :  Equation  of  a  straight  line  joining  two  point      on  the  circle  x2  +  y2  =  a2  is x  cos     +  y  sin     =  a  cos  . 222 Illustration  1  : Find  the  centre  and  the  radius  of  the  circles Solution  : (a) 3x2  +  3y2  –  8x  –  10y  +  3  =  0 (b) x2  +  y2  +  2x  sin  +  2y  cos  –  8  =  0 (c) 2x2  +  xy  +  2y2  +  (  –  4)x  +  6y  –  5  =  0,  for  some  . (a) We  rewrite  the  given  equation  as x2  +  y2  –  8 x  10 y  1  0           g  =  – 4 ,  f  =  – 5 ,  c  =  1 33 33 Hence  the  centre  is   4 , 5   and  the  radius  is  16  25 1  32 4 2   units  3 3  99  93 (b) x2  +  y2  +  2x  sin  +  2ycos  –  8  =  0. Centre  of  this  circle  is  (–sin,  –  cos) Radius  =  sin2   cos2   8  1  8  3   units (c) 2x2  +  xy  +  2y2  +  (  –  4)x  +  6y  –  5  =  0 We  rewrite  the  equation  as x2   xy  y2     4  x  3y  5  0 ........  (i) 2  2  2 Since,  there  is  no  term  of  xy  in  the  equation  of  circle    5   =  0     =  0 So,  equation  (i)  reduces  to      x2  +  y2  –  2x  +  3y   0 2 2  centre  is  1,  3  Radius  =  95 23 2  1     units. 42 2 Illustration  2  : If  the  lines  3x  –  4y  +  4  =  0  and  6x  –  8y  –  7  =  0  are  tangents  to  a  circle,  then  the  radius  of  the  circle Solution  : is - (A)  3/2 (B)  3/4 (C)  1/10 (D)  1/20 The  diameter  of  the  circle  is  perpendicular  distance  between  the  parallel  lines  (tangents) 3x  –  4y  +  4  =  0  and  3x  –  4y  –  7   =  0  and  so  it  is  equal  to  4 7/2  3 . 2 9 16 2 3 Ans.  (B) Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 Hence  radius  is  . Illustration  3  : 4 If  y  =  2x  +  m  is  a  diameter  to  the  circle  x2  +  y2  +  3x  +  4y  –  1  =  0,  then  find  m Solution  : Centre  of  circle  =  (–3/2  ,  –2).  This  lies  on  diameter    y  =  2x  +  m     – 2 = (–3/2) × 2 + m     m = 1 Illustration  4  : The  equation  of  a  circle  which  passes  through  the  point  (  1  ,  –2)  and  (  4  ,  –3)  and  whose  centre  lies on  the  line  3x  +  4y  =  7  is (A)  15  (  x2  +  y2)  –  94x  +  18y  –  55  =  0 (B)  15  (  x2  +  y2)  –  94x  +  18y  +  55  =  0 (C)  15  (  x2  +  y2)  +  94x  –  18y  +  55  =  0 (D)  none  of  these Solution  : Let  the  circle  be  x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0 .....  (i) Hence,  substituting  the  points,  (  1,  –2)  and  (  4  ,  –3)  in  equation  (i) 5  +  2g  –  4f  +  c  =  0 .....  (ii) 25  +  8g  –  6f  +  c  =  0 .....  (iii) centre  (  –g  ,  –f)  lies  on  line  3x  +  4y  =  7 E 48

JEE-Mathematics Hence  –3g  –4f  =  7 solving  for  g,  f,c,  we  get 47 , f 9 , c  55 Here  g  =  15 15 15 Hence  the  equation  is  15  (  x2  +  y2  )  –94x  +  18y  +  55  =  0 Ans.  (B) Illustration  5  : A  circle  has  radius  equal  to  3  units  and  its  centre  lies  on  the  line  y  =  x  –  1.  Find  the  equation  of  the Solution  : circle  if  it  passes  through  (7,  3). Let  the  centre  of  the  circle  be  ( ).  It  lies  on  the  line  y  =  x  –  1      –  1.  Hence  the  centre  is  (   –1).  The  equation  of  the  circle  is  (x  –  )2  +  (y  –    +  1)2  =  9 It  passes  through  (7,  3)          (7  –  )2  +  (4  –  )2  =  9  22  –  22  +  56  =  0              2  –  11  +  28  =  0  (  –  4)(  –  7)  =  0    =  4,  7 Hence  the  required  equations  are Ans. x2  +  y2  –  8x  –  6y  +  16  =  0  and  x2  +  y2  –  14x  –  12y  +  76  =  0. Do  yourself  -  1  : ( i ) Find  the  centre  and  radius  of  the  circle  2x2  +  2y2  =  3x  –  5y  +  7 ( i i ) Find  the  equation  of  the  circle  whose  centre  is  the  point  of  intersection  of  the  lines  2x  –  3y  +  4  =  0    & 3x  +  4y  –  5  =  0  and  passes  through  the  origin. (i i i ) Find  the  parametric  form  of  the  equation  of  the  circle  x2  +  y2  +  px  +  py  =  0 ( i v ) Find  the  equation  of  the  circle  the  end  points  of  whose  diameter  are  the  centres  of  the  circles x2  +  y2  +  16x  –  14y  =  1  &  x2  +  y2  –  4x  +  10y  =  2 3 . POSITION  OF  A  POINT  W.R.T  CIRCLE  : ( a ) Let  the  circle  is  x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0  and  the  point    is  (x ,y )  then  - 11 Point (x ,y ) lies out side the circle or on the circle or inside the circle according as 11   x 2  +  y 2  +  2gx   +2fy   +  c  >,  =,  <  0  or  S  >,  =,  <  0 1 1 1 1 1 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 ( b ) The  greatest  &  the  least  distance  of  a  point  A  from  a  circle  with  centre          C  &  radius  r  is   AC  +  r      &    |AC  –  r|    respectively. 4. POWER  OF  A  POINT  W.R.T.  CIRCLE  : E Theorem  :  The  power  of  point  P(x1,  y1)    w.r.t.  the  circle  x2  +  y2  +  2gx  +  2ƒy  +  c  =  0  is  S1 where  S   =  x12  y 2  2gx1  2ƒy1  c 1 1 Note  :  If  P  outside,  inside  or  on  the  circle  then  power  of  point  is  positive, negative  or  zero  respectively. T B B1 If  from  a  point  P(x ,  y ),  inside  or  outside  the  circle,  a  secant  be  drawn A 11 P A1 intersecting  the  circle  in  two  points  A  &  B,  then  PA  .  PB  =  constant.  The product  PA  .  PB  is  called  power  of  point  P(x1,  y1)  w.r.t.  the  circle S    x2  +  y2  +  2gx  +  2ƒy  +  c  =  0,  i.e.  for  number  of  secants  PA.PB  =  PA   .  PB 1 1 =  PA   .  PB   =  ......  =  PT2  =  S 1 22 49

JEE-Mathematics Illustration  6  : If  P(2,  8)  is  an  interior  point  of  a  circle  x2  +  y2  –  2x  +  4y  –  p  =  0  which  neither  touches  nor Solution  : intersects  the  axes,  then  set  for  p  is  - (A)  p  <  –1 (B)  p  <  –  4 (C)  p  >  96 (D)   For  internal  point  p(2,  8),  4  +  64  –  4  +  32  –  p  <  0    p  >  96 and  x  intercept  =  2 1  p   therefore  1  +  p  <  0  p  <  –1  and  y  intercept  =  2 4  p             p  <  –4 Ans.  (D) Do  yourself  -  2  : ( i ) Find  the  position  of  the  points  (1,  2)    &  (6,  0)  w.r.t.  the  circle  x2  +  y2  –  4x  +  2y  –  11  =  0 ( i i ) Find  the  greatest  and  least  distance  of  a  point  P(7,  3)  from  circle  x2  +  y2  –  8x  –  6y  +  16  =  0.  Also  find the  power  of  point  P    w.r.t.  circle. 5 . TANGENT  LINE  OF  CIRCLE  : When  a  straight  line  meet  a  circle  on  two  coincident  points  then  it  is  called  the  tangent  of  the  circle. ( a ) Condition  of  Tangency  :       (P>r) (P=r) The  line  L  =  0  touches  the  circle  S  =  0    if  P  the  length  of  the (P<r) rP Tangent perpendicular  from  the  centre  to  that  line  and  radius  of  the Secant circle  r  are  equal  i.e.  P  =  r. (P=0) Diameter Illustration  7  : Find  the  range  of  parameter  'a'  for  which  the  variable  line  y  =  2x  +  a  lies  between  the  circles Solution  : x2  +  y2    –  2x  –  2y  +  1  =  0  and  x2  +  y2  –  16x  –  2y  +  61  =  0  without  intersecting  or  touching  either circle. The  given  circles  are  C1   :  (x  –  1)2  +  (y  –  1)2  =  1  and  C2  :  (x  –  8)2  +  (y  –  1)2  =  4 The  line  y  –  2x  –  a  =  0  will  lie  between  these  circle  if  centre  of  the  circles  lie  on  opposite  sides  of the  line,  i.e.  (1  –  2  –  a)(1  –  16  –  a)  <  0      a    (–15,  –1) | 1  2  a |  1, | 1  16  a|  2   Line  wouldn't  touch  or  intersect  the  circles  if,  55  |1  +  a|  >  5 ,  |15  +  a|  >  2 5 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65  a >  5   –  1     or    a  <  – 5   –  1,  a  >  2 5   –  15   or    a  <  –2 5   –  15 Illustration  8  : Hence  common  values  of  'a'  are  (2 5   –  15,  – 5   –1). The  equation  of  a  circle  whose  centre  is  (3,  –1)  and  which  cuts  off  a  chord  of  length  6  on  the  line 2x–  5y+  18  =  0 (A)  (x  –  3)2  +  (y  +  1)2  =  38 (B)  (x  +  3)2  +  (y  –  1)2  =  38 (C)  (x  –  3)2  +  (y  +  1)2  =  38 (D)  none  of  these Solution  : Let  AB(=  6)  be  the  chord  intercepted  by  the  line  2x  –  5y  +  18  =  0 from  the  circle  and  let  CD  be  the  perpendicular  drawn  from  centre (3,  –1)  to  the  chord  AB. C(3,-1) D 2.3  5(1)  18  29      A i.e.,  AD  =  3,  CD  =  22  52 B Therefore,  CA2  =  32  +  ( 29 )2   =  38 Ans.  (A) Hence  required  equation  is  (x  –  3)2  +  (y  +  1)2  =  38 E 50

JEE-Mathematics Illustration  9  : The  area  of  the  triangle  formed  by  line  joining  the  origin  to  the  points  of  intersection(s)  of  the  line x 5  2 y  3 5 and  circle  x2  +  y2  =  10  is (A)  3 (B)  4 (C)  5 (D)  6 Solution  : Length of perpendicular from origin to the line  x 5  2 y  3 5  is           Q OL  3 5  3 5  5 L 9 O ( 5 )2  22 10 P Radius  of  the  given  circle  =  10   =  OQ  =  OP 5 x + 2y = 3 5 PQ  =  2QL  =  2 OQ2  OL2  2 10  5  2 5 Ans.  (C) 11 Thus  area  of  OPQ  =  2  PQ  OL  2  2 5  5  5 (b) Equation  of  the  tangent  (T  =  0)  : (i) Tangent  at  the  point  (x ,y )  on  the  circle  x2+  y2  =  a2  is  xx   +  yy   =  a2. 11 11 (ii) (1)      The  tangent  at  the  point  (acos t,  asin t)  on  the  circle  x2  +  y2  =  a2 is  xcos t  +  ysin t  =  a    a cos  , a sin    2 cos 2  (2)    The point of  intersection of the tangents at the points P() and Q()  is    . cos    2 2 (iii) The  equation  of  tangent  at  the  point  (x ,y )  on  the  circle  x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0  is 11 xx   +  yy   +  g(x  +  x )  +  f(y  +  y )  +  c  =  0 11 1 1 (iv) If  line  y  =  mx  +  c  is  a  straight  line  touching  the  circle  x2  +  y2  =  a2,  then  c  =  ± a 1  m2 and  contact points  are    am a      or      a 2m ,  a2    and  equation  of  tangent  is  , + m2   c c  1   1+ m2 y  =  mx  ± a 1 + m 2 (v) The  equation  of  tangent  with  slope  m  of  the  circle  (x  –  h)2  +  (y  –  k)2  =  a2  is (y  –  k)  =  m(x  –  h)  ±  a 1 + m 2 Note :  To  get  the  equation  of  tangent  at  the  point  (x   y )  on  any  second  degree  curve  we  replace  xx   in 11 1 place  of    x2,  yy1  in  place  of  y2,  x  x1 in  place  of  x,  y  y1 in  place  of  y,  xy1  yx1 in  place  of  xy 2 2 2 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 and  c  in  place  of  c. (c) Length  of  tangent  ( S1 )  :     T The  length  of  tangent  drawn  from  point  (x ,y )  out  side  the  circle P(x1,y1) 11 S    x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0  is, PT= S1 = x12  y12  2gx1  2fy1  c Note  :  When  we  use  this  formula  the  coefficient  of  x2  and  y2  must  be  1. (d) Equation  of  Pair  of  tangents  (SS   =  T2)  : 1 Let  the  equation  of  circle  S    x2  +  y2  =  a2  and  P(x ,y )  is  any  point        Q 11 M outside  the  circle.  From  the  point  we  can  draw  two  real  and  distinct (0,0) tangent  PQ  &  PR  and  combine  equation  of  pair  of  tangents  is  - P R (x1,y1) (x2  +  y2  –  a2)  (x 2  +  y 2  –  a2)  =  (xx   +  yy   –  a2)2       or 11 11 SS   =  T2 51 1 E

JEE-Mathematics Illustration  10  :      Let  A  be  the  centre  of  the  circle  x2  +  y2  –  2x  –  4y  –  20  =  0  and  B(1,  7)  and  D(4,  –2)  are  points on  the  circle  then,  if  tangents  be  drawn  at  B  and  D,  which  meet  at  C,  then  area  of  quadrilateral ABCD  is  - (A)  150 (B)  75 (C)  75/2 (D)  none  of  these Solution  : B (1, 7) (1, 2) C A (16, 7) D (4, –2) Here  centre  A(1,  2)  and  Tangent  at  (1,  7)  is x.1  +  y.7  –  1(x  +  1)  –  2(y  +  7)  –  20  =  0  or  y  =  7 ..........  (i) Tangent  at  D(4,  –2)  is  3x  –  4y  –  20  =  0 ..........  (ii) Solving  (i)  and  (ii),  C  is  (16,  7) Area  ABCD  =  AB  ×  BC  =  5  ×  15  =  75  units. Ans.  (B) Do  yourself  -  3  : ( i ) Find  the  equation  of  tangent  to  the  circle  x2  +  y2  –  2ax  =  0  at  the  point  (a(1  +  cos),  asin). ( i i ) Find  the  equations  of  tangents  to  the  circle  x2  +  y2  –  6x  +  4y  –  12  =  0  which  are  parallel  to  the  line 4x  –  3y  +  6  =  0 (iii) Find  the  equation  of  the  tangents  to  the  circle  x2  +  y2  =  4  which  are  perpendicular  to  the  line 12x  –  5y  +  9  =  0.  Also  find  the  points  of  contact. ( i v ) Find  the  value  of  'c'  if  the  line  y  =  c  is  a  tangent  to  the  circle  x2  +  y2  –  2x  +  2y  –  2  =  0  at  the  point  (1,  1) 6 . NORMAL  OF  CIRCLE  : Normal  at  a  point  is  the  straight  line  which  is  perpendicular  to  the  tangent  at  the  point  of  contact. Note  :  Normal  at  point  of  the  circle  passes  through  the  centre  of  the  circle. ( a ) Equation  of  normal  at  point  (x ,y )  of  circle  x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0  is     N (–g, –f) 11 y–  y  =   y1 + f  (x - x1 ) PT Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 1  x1 + g  (x1,y1) (b) The  equation  of  normal  on  any  point  (x ,y )  of  circle  x2  +  y2  =  a2  is  y  y1 - 11 x x1 ( c ) If  x2  +  y2  =  a2  is  the  equation  of  the  circle  then  at  any  point  't'  of  this  circle  (a  cos  t,  a  sint),  the  equation of  normal  is  xsint  –  ycost  =  0. Illustration  11  : Find  the  equation  of  the  normal  to  the  circle  x2  +  y2  –  5x  +  2y  –  48  =  0  at  the  point  (5,  6). Solution  : Since  normal  to  the  circle  always  passes  through  the  centre  so  equation  of  the  normal  will  be  the line  passing  through  (5,  6)  &   5 ,  1  2 i.e. y  +  1  =  5 7 2  x  5   5y  5  14x  35 /  2   14x  –  5y  –  40  =  0 Ans. 52 E

JEE-Mathematics Illustration  12  : If  the  straight  line  ax  +  by  =  2;  a,  b    0  touches  the  circle  x2  +  y2  –  2x  =  3  and  is  normal  to  the circle  x2  +  y2  –  4y  =  6,  then  the  values  of  a  and  b  are  respectively (A)  1,  –1 (B)  1,  2 4 (D)  2,  1 (C)   , 1 3 Solution  : Given  x2  +  y2  –  2x  =  3  centre  is  (1,  0)  and  radius  is  2 Given x2  +  y2  –  4y  =  6  centre  is  (0,  2)  and  radius  is  10 .  Since  line  ax  +  by  =  2  touches  the  first  circle  | a(1)  b(0)  2|  2   or  |(a – 2)| =  [2 a2  b2 ]                    ......... (i) a2  b2 Also  the  given  line  is  normal  to  the  second  circle.  Hence  it  will  pass  through  the  centre  of  the second  circle.  a(0) +  b(2) =  2    or     2b =  2    or     b =  1 Putting  this  value  in  equation  (i)  we  get    |a  –  2|  =  2 a2  12       or      (a  –  2)2  =  4(a2  +  1) 4 or      a2  +  4  –  4a  =  4a2  +  4      or    3a2  +  4a  =  0 or     a (3a + 4) = 0   or   a = 0,    (a  0) 3     values  of  a  and  b  are    4 , 1 . Ans.  (C)  3 Illustration  13  : Find  the  equation  of  a  circle  having  the  lines  x2   +  2xy  +  3x  +  6y  =  0  as  its  normal  and  having  size just  sufficient  to  contain  the  circle  x(x  –  4)  +  y(y  –  3)  =  0. Solution  : Pair  of  normals  are  (x  +  2y)(x  +  3)  =  0  Normals  are  x  +  2y  =  0,  x  +  3  =  0. Point  of  intersection  of  normals  is  the  centre  of  required  circle  i.e.  C1(–3,  3/2)  and  centre  of  given 95 circle  is  C2(2,  3/2)  and  radius  r2  =  4  42 Let  r1  be  the  radius  of  required  circle  r1  =  C1C2  +  r2  =  (3  2)2   3  32  5  15  2 2  2 2 Hence  equation  of  required  circle  is  x2  +  y2  +  6x  –  3y  –  45  =  0 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 Do  yourself  -  4  : ( i ) Find  the  equation  of  the  normal  to  the  circle  x2  +  y2  =  2x,  which  is  parallel  to  the  line  x  +  2y  =  3. 7. CHORD  OF  CONTACT  (T  =  0)  :   E A  line  joining  the  two  points  of  contacts  of  two  tangents  drawn  from  a  point  out T1 R side  the  circle,  is  called  chord  of  contact  of  that  point. C L If    two  tangents    PT     &    PT   are  drawn    from    the    point    P  (x ,  y )    to  the  circle P(x1,y1) 12 11 S    x2 +  y2 +  2gx  +  2fy  +  c  =  0  ,    then    the    equation    of    the    chord    of    contact T T   is  : T2 12 xx +  yy +  g  (x  +  x )  +  f  (y  +  y )  +  c  =  0  (i.e.  T  =  0  same  as  equation  of  tangent). 1  1  1 1 Remember     : 2LR (a) Length  of  chord  of  contact  T T     = R 2  L2 . 1  2 R L3 ( b ) Area  of  the  triangle   formed   by   the   pair   of   the   tangents    &    its   chord   of   contact    =  R 2  L2 ,    where R   is   the   radius   of   the   circle   &   L   is   the   length   of   the   tangent  from    (x1,  y1)   on    S  =  0. 53

JEE-Mathematics (c) Angle  between  the  pair  of  tangents  from  P(x ,  y )  =  tan 1   2RL  11  L2  R2  ( d ) Equation    of    the  circle  circumscribing    the    triangle    PT T   or  quadrilateral  CT PT   is  : 1  2 12 (x -  x )  (x  + g)  +  (y – y )   (y + f)   =   0. 11 ( e ) The    joint    equation    of    a    pair    of    tangents    drawn    from    the  point    A  (x , y )  to    the   circle 1    1 x2 +  y2 +  2gx  +  2fy  +  c    =    0  is  :  SS   =  T². 1 Where  S    x2 +  y2 +  2gx  +  2fy  +  c  ;      S   x ² +  y ² +  2gx +  2fy +  c 1  1   1   1  1  T    xx   +  yy     +    g(x  +  x )    +    f(y  +  y )    +    c. 1 1 1 1 Illustration  14  :      The  chord  of  contact  of  tangents  drawn  from  a  point  on  the  circle  x2  +  y2  =  a2  to  the  circle x2  +  y2  =  b2  touches  the  circle  x2  +  y2  =  c2.  Show  that  a,  b,  c  are  in  GP. Solution  : Let  P(acos,  asin)  be  a  point  on  the  circle  x2  +  y2  =  a2.                 T Then  equation  of  chord  of  contact  of  tangents  drawn  from P P(acos,  asin)  to  the  circle  x2  +  y2  =  b2  is  axcos  +  aysin  =  b2 .....  (i) This  touches  the  circle  x2  +  y2  =  c2 .....  (ii) R  Length  of  perpendicular  from  (0,  0)  to  (i)  =  radius  of  (ii) x2+y2=c2 x2+y2=b2 | 0  0  b2 | x2+y2=a2 c  (a2 cos2   a2 sin2 ) or b2 = ac       a, b,  c are  in GP. Do  yourself  -  5  : (i) Find  the  equation  of  the  chord  of  contact  of  the  point  (1,  2)  with  respect  to  the  circle x2  +  y2  +  2x  +  3y  +  1  =  0 ( i i ) Tangents  are  drawn  from  the  point  P(4,  6)  to  the  circle  x2  +  y2  =  25.  Find  the  area  of  the  triangle formed  by  them  and  their  chord  of  contact. 8 . EQUATION  OF  THE  CHORD  WITH  A  GIVEN  MIDDLE  POINT  (T  =  S )  : 1 The  equation  of  the  chord  of  the  circle    S    x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0    in    terms    of  its    mid  point    M  (x   ,  y) 1 1 is    y    y  =   x1 g (x    x ).    This    on    simplification    can    be    put  in    the    form 1 y1 f 1 xx +  yy +  g  (x  +  x )  +  f  (y  +  y )  +  c  =  x 2 +  y 2 +  2gx +  2fy +  c    which  is  designated  by   T  =  S . 1  1  1 1 11 1  1  1 Note  that  :    The  shortest  chord  of  a  circle  passing  through  a  point  ‘M’  inside  the  circle,  is  one  chord  whose               middle  point  is  M. Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 Illustration  15  :    Find  the  locus  of  middle  points  of  chords  of  the  circle  x2  +  y2  =  a2,  which  subtend  right  angle  at  the point  (c,  0). Solution  : Let  N(h,  k)  be  the  middle  point  of  any  chord  AB, y which  subtend  a  right  angle  at  P(c,  0). A Since  APB  =  90° (h,k) x  NA  =  NB  =  NP N (since  distance  of  the  vertices  from  middle  point  of the  hypotenuse  are  equal) x' or (NA)2  =  (NB)2  =  (h  –  c)2  +  (k  –  0)2 .....  (i) P(c, 0) O B But  also  BNO  =  90° y'  (OB)2  =  (ON)2  +  (NB)2  –(NB)2  =  (ON)2  –  (OB)2  –[(h  –  c)2  +  (k  –  0)2]  =  (h2  +  k2)  –  a2 or 2(h2  +  k2)  –  2ch  +  c2  –  a2  =  0  Locus  of  N(h,  k)  is    2(x2  +  y2)  –  2cx  +  c2  –  a2  =  0 Ans. 54 E

JEE-Mathematics Illustration  16  : Let a circle be given by   2x(x – a) + y(2y – b) = 0                   (a  0, b  0) Find  the  condition  on  a  and  b  if  two  chords,  each  bisected  by  the  x-axis,  can  be  drawn  to  the  circle from  (a,  b/2). Solution  : The  given  circle  is 2x(x  –  a)  +  y(2y  –  b)  =  0 or x2  +  y2  –  ax  –  by/2  =  0 Let  AB  be  the  chord  which  is  bisected  by  x-axis  at  a  point  M.  Let  its  co-ordinates  be  M(h,  0). and S    x2  +  y2   –  ax  –  by/2  =  0  Equation  of  chord  AB  is  T  =  S1 hx  +  0  – a (x  h)  b (y  0)  h2  0  ah  0 24 a b2 = h2 – ah        h2 –  3ah a2 b2 0 Since its passes through (a, b/2) we have ah –  (a + h) –   28 2 28 Now  there  are  two  chords  bisected  by  the  x-axis,  so  there  must  be  two  distinct  real  roots  of  h.  B2  –  4AC  >  0   3a  2  a2  b2  0        a2  >  2b2. Ans.  2   4.1. 2 8  Do  yourself  -  6  : ( i ) Find  the  equation  of  the  chord  of  x2  +  y2   –  6x  +  10  –  a  =  0  which  is  bisected  at  (–2,  4). ( i i ) Find  the  locus  of  mid  point  of  chord  of  x2  +  y2  +  2gx  +  2ƒy  +  c  =  0  that  pass  through  the  origin. 9. DIRECTOR  CIRCLE  : The  locus  of  point  of  intersection  of  two  perpendicular  tangents  to  a  circle  is  called  director  circle.  Let  P(h,k)  is the  point  of  intersection  of  two  tangents  drawn  on  the  circle  x2  +  y2  =  a2.  Then  the  equation  of  the  pair  of tangents  is  SS =  T2 1 i.e.  (x2  +  y2  –  a2)  (h2  +  k2  –  a2)  =  (hx  +  ky  –  a2)2 As  lines  are  perpendicular  to  each  other  then,    coefficient  of  x2  +  coefficient  of  y2  =  0  [(h2  +k2  –  a2)–h2]  +  [(h2  +  k2  –  a2)–  k2]  =  0  h2  +  k2  =  2a2  locus  of  (h,k)  is  x2  +  y2  =  2a2  which  is  the  equation  of  the  director  circle.  director  circle  is  a  concentric  circle  whose  radius  is  2   times  the  radius  of  the  circle. Note  :  The  director  circle  of  x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0  is  x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  2c–  g2  –  f2  =  0 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 Illustration  17  : Let  P be  any  moving point  on  the circle  x2  +  y2  –  2x   =  1,  from this  point  chord  of contact  is  drawn w.r.t.  the  circle  x2  +  y2  –  2x  =  0.  Find  the  locus  of  the  circumcentre  of  the  triangle  CAB,  C  being centre  of  the  circle  and  A,  B  are  the  points  of  contact. Solution  : The  two  circles  are (x  –  1)2  +  y2  =  1 (x  –  1)2  +  y2  =  2 .........  (i) .........  (ii) So  the  second  circle  is  the  director  circle  of  the  first.  So  APB  =  /2 Also ACB  =  /2 Now  circumcentre  of  the  right  angled  triangle  CAB  would  lie  on  the  mid  point  of  AB So  let  the  point  be  M    (h,  k) 1 P Now, CM  =  CBsin45° =  A  B 2 M So, ( h   –  1)2  +  k 2  =  1 2 C  2  So, locus  of  M  is  (x  –  1)2  +  y2  = 1 . 2 E 55

JEE-Mathematics Do  yourself  -  7  : ( i ) Find  the  equation  of  the  director  circle  of  the  circle  (x  –  h)2  +  (y  –  k)2  =  a2.  ( i i ) If  the  angle  between  the  tangents  drawn  to  x2  +  y2  +  4x  +  8y  +  c  =  0  from  (0,  0)  is  ,  then  find  value 2 of 'c' (i i i ) If  two  tangents  are  drawn  from  a  point  on  the  circle  x2  +  y2  =  50  to  the  circle  x2  +  y2  =  25,  then  find the    angle  between  the  tangents. 10. POLE  AND  POLAR  :   R  (h,k)  Let  any  straight  line  through  the  given  point  A(x ,y )  intersect  the  given  circle  S  =0  in A (x1,Py1 )  Q 11 two  points  P  and  Q  and  if  the  tangent  of  the  circle  at  P  and  Q  meet  at  the  point  R then  locus  of  point  R  is  called  polar  of  the  point  A  and  point  A  is  called  the  pole,  with respect  to  the  given  circle. ( a ) The  equation  of  the  polar  of  point  (x ,y )  w.r.t.  circle  x2  +  y2  =  a2  (T  =  0). S (h,k)  11 (x1,y1) R Let  PQR  is  a  chord  which  passes  through  the  point  P(x ,y )  which  intersects  the PQ 11 circle  at  points  Q  and  R  and  the  tangents  are  drawn  at  points  Q  and  R    meet at  point  S(h,k)  then  equation  of  QR  the  chord  of  contact  is  x h  +  y k=  a2 11         locus  of  point  S(h,k)  is  xx   +  yy   =  a2  which  is  the  equation  of  the  polar. 11 Note  : (i) The  equation  of  the  polar  is  the  T=0,  so  the  polar  of  point  (x ,y )  w.r.t  circle 11 x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0  is  xx +  yy +  g(x  +  x )  +  f(y  +  y )+c  =  0 11 1 1 (ii) If  point  is  outside  the  circle  then  equation  of  polar  and  chord  of  contact  is  same.  So  the  chord  of contact  is  polar. (iii) If  point  is  inside  the  circle  then  chord  of  contact  does  not  exist  but  polar  exists. (iv) If  point  lies  on  the  circle  then  polar  ,  chord  of  contact  and  tangent  on  that  point  are  same. (v) If  the  polar  of  P  w.r.t.  a  circle  passes  through  the  point  Q,  then  the  polar  of  point  Q  will  pass  through P  and  hence  P  &  Q  are  conjugate  points  of  each  other  w.r.t.  the  given  circle. (vi) If pole of a line w.r.t. a circle lies on second line. Then pole of second line lies on first line and hence both  lines  are  conjugate  lines  of  each  other  w.r.t.  the  given  circle. (vii) If  O  be  the  centre  of  a  circle  and  P  be  any  point,  then  OP  is  perpendicular  to  the  polar  of  P. (viii) If  O  be  the  centre  of  a  circle  and  P  any  point,  then  if  OP  (produce,  if  necessary)  meet  the  polar  of P  in  Q,  then  OP.  OQ  =  (radius)2 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 (b) Pole  of  a  given  line  with  respect  to  a  circle To  find  the  pole  of  a  line  we  assume  the  coordinates  of  the  pole  then  from  these  coordinates  we  find  the polar.  This  polar  and  given  line  represent  the  same  line.  Then  by  comparing  the  coefficients  of  similar terms  we  can  get  the  coordinates  of  the  pole.  The  pole  of    x  +  my  +  n  =  0  a2 ma2  w.r.t.  circle    x2  +  y2  =  a2  will  be   n , n  1 1 . FA MILY  OF  CIRCLES  : ( a ) The   equation    of    the   family   of   circles   passing    through   the S1 S2 SL points   of   intersection    of  two    circles E S  =  0      &      S  =  0  is  :  S  +  K  S    =    0                (K    –1). 1 2 1 2 ( b ) The   equation   of   the   family   of   circles   passing   through   the   point   of intersection    of   a   circle    S  =  0    &    a   line   L  =  0   is  given  by    S  +  KL  =  0. 56

JEE-Mathematics ( c ) The   equation   of   a   family   of   circles   passing   through  two  given points  (x , y )  &  (x , y )    can    be    written    in    the  form  : ACB 1    1 2    2 x y1 (x1,y1) (x2,y2) (x    x )  (x   x2)  +  (y    y )  (y    y )  +  K  x1 y1 1   =  0      where    K    is    a  parameter. 1 1 2 x2 y2 1 (d) The  equation  of  a  family  of  circles  touching  a  fixed  line  y    y =  m  (x    x) 1  1 at  the  fixed  point    (x   ,  y )  is  (x    x )2  +  (y    y )2  +  K  [y    y     m  (x    x )]    =  0, (x1,y1) 1 1 1 1 1  1 where  K  is  a  parameter. ( e ) Family    of    circles    circumscribing    a    triangle    whose  sides  are  given  by 1  2 L  =  0    ;  L  =  0  &  L  =  0    is  given  by  ;    LL  +    LL  +    LL  =  0 1 2 3 12 23 31 3 provided  coefficient  of  xy  =  0  &    coefficient  of    x2  =  coefficient  of  y2. ( f ) Equation    of    circle    circumscribing    a    quadrilateral    whose    sides  in    order  are 2 represented    by    the    lines    L  =  0,  L  =  0,  L  =  0    &  L  =  0    is    LL  +   LL  =  0 1 3 1 2 3 4 13 24 4 provided  coefficient  of  x2  =  coefficient  of  y2  and  coefficient  of   xy  =  0. Illustration  18  : The  equation  of  the  circle  through  the  points  of  intersection  of  x2  +  y2  –  1  =  0, x2  +  y2  –  2x  –  4y  +  1  =  0  and  touching  the  line  x  +  2y  =  0,  is  - (A)  x2  +  y2  +  x  +  2y  =  0 (B)  x2  +  y2  –  x  +  20  =  0 (C)  x2  +  y2  –  x  –  2y  =  0 (D)  2(x2  +  y2)  –  x  –  2y  =  0 Solution  : Family  of  circles  is  x2  +  y2  –  2x  –  4y  +  1  +  (x2  +  y2  –  1)  =  0 (1  +  )  x2  +  (1  +  )  y2  –  2x  –  4y  +  (1  –  )  =  0 2 4 1 x2  +  y2   x y 0 1 1 1 Centre  is   1, 2  and  radius  =   1 2   2 2 1  4  2 .  1      1 |1  |    1     1 1  Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 Since  it  touches  the  line  x  +  2y  =  0,  hence Radius  =  Perpendicular  distance  from  centre  to  the  line. i.e.,  1 2 2  4  2        5 4  2         = ± 1 1 1 |1  | 12  22   =  –1  cannot  be  possible  in  case  of  circle.  So    =  1. Ans.  (C) Thus,  we  get  the  equation  of  circle. Do  yourself  -  8  : ( i ) Prove  that  the  polar  of  a  given  point  with  respect  to  any  one  of  circles  x2  +  y2  –  2kx  +  c2  =  0,  where k  is  a  variable,  always  passes  through  a  fixed  point,  whatever  be  the  value  of  k. ( i i ) Find  the  equation  of  the  circle  passing  through  the  points  of  intersection  of  the  circle x2  +  y2 –  6x  +  2y  +  4  =  0    &    x2  +  y2  +  2x  –  4y  –  6  =  0  and  with  its  centre  on  the  line  y  =  x. (i i i ) Find  the  equation  of  the  circle  through  the  points  of  intersection  of  the  circles  x2  +  y2  +  2x  +  3y  –  7  =  0 and  x2  +  y2  +  3x  –  2y  –  1  =  0  and  passing  through  the  point  (1,  2). E 57

JEE-Mathematics 1 2 . DIRECT  AND  TR ANSVERSE  COMMON  TANGENTS  : Let  two  circles  having  centre  C   and  C   and  radii,  r   and  r   and  C C   is  the  distance  between  their  centres  then : 12 12 12 ( a) Both  circles  will  touch  :   ( i ) Externally  if  C C   =  r   +  r   i.e.  the  distance  between  their P T 12 1 2 C1 C2 centres  is  equal  to  sum  of  their  radii  and  point  P  &  T    divides C C   in  the  ratio  r   :  r   (internally  &  externally  respectively). 12 12 In  this  case  there  are  three  common  tangents. ( i i ) Internally  if  C C   = |r –r |  i.e.  the distance between  their  centres  is  equal                              12 12 to  difference  between  their  radii  and  point  P  divides  C C   in  the  ratio  r :  r C1 C2 P 12 1    2 externally  and  in  this  case  there  will  be  only  one  common  tangent. (b) The  circles  will  intersect  :     when |r   –  r |  <  C C   <  r   +  r     in  this  case  there  are 12 12 1 2 two  common  tangents. C1 C2 (c) The  circles  will  not  intersect    :     (i) One  circle  will  lie  inside  the  other  circle  if  C C   <  |  r –r |  In  this  case  there 12 12 will  be  no  common  tangent. (ii) When  circle  are  apart  from  each  other  then  C C >r +r   and  in  this  case  there 12 1 2 will  be  four  common  tangents.  Lines  PQ  and  RS  are R  called  transverse  or  indirect  or  internal  common               A  C1 tangents  and  these  lines  meet  line  C C   on  T and  T   divides Q  B  12 1 1 T1 C2 T2  the line  C C  in  the ratio  r : r   internally and  lines  AB &  CD D  12 1  2 are  called  direct  or  external  common  tangents.  These lines  meet  C C   produced  on  T .  Thus  T   divides  C C C  S    12 22 12 P  externally  in  the  ratio  r   :  r . 12 Note  :    Length  of  direct  common  tangent  = (C1C2 )2  (r1  r2 )2     Length  of  transverse  common  tangent  = (C1C2 )2  (r1  r2 )2 Illu stration  19  : Prove  that  the  circles  x2  +  y2  +  2ax  +  c2  =  0  and  x2  +  y2  +  2by  +  c2  =  0  touch  each  other, Solution  : if  1  1  1 . x2  +  y2  +  2ax  +  c2  =  0 .......  (i) Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 a2 b2 c2 x2  +  y2  +  2by  +  c2  =  0 .......  (ii) Given  circles  are and Let  C1  and  C2  be  the  centres  of  circles  (i)  and  (ii),  respectively  and  r1  and  r2  be  their  radii,  then C1  =  (–a,  0),  C2  =  (0,  –b),    r1  a2  c2 , r2  b2  c2 Here  we  find  the  two  circles  touch  each  other  internally  or  externally. For  touch,  |C1C2|  =  |r1  ±  r2| or a2  b2   a2  c2   b2  c2  On  squaring a2  +  b2  =  a2   –  c2   +  b2  –  c2  ±  2 a2  c2  b2  c2  or c2  =  ±  a2 b2  c2 (a2  b2 )  c 4 Again  squaring, c4  =  a2b2  –  c2(a2  +  b2)  +  c4 or c2(a2  +  b2)  =  a2b2 11 1 or a2  b2  c2 58 E

JEE-Mathematics Do  yourself  -  9  : ( i ) Two  circles  with  radius  5  touches  at  the  point  (1,  2).  If  the  equation  of  common  tangent  is    4x  +  3y  =  10 and  one  of  the  circle  is  x2  +  y2  +  6x  +  2y  –  15  =  0.  Find  the  equation  of  other  circle. ( i i ) Find  the  number  of  common  tangents  to  the  circles  x2  +  y2  =  1  and  x2  +  y2  –  2x  –  6y  +  6  =  0. 13 . THE  ANGLE  OF  INTERSECTION  OF  TWO  CIRCLES  : Definition  :    The  angle  between  the  tangents  of  two  circles  at  the  point  of  intersection  of  the  two  circles  is  called angle  of  intersection  of  two  circles.  If  two  circles  are  S    x2  +  y2  +  2g x  +  2f y  +  c =  0 1 1 1 1  S     x2  +  y2  +  2g x  +  2f y  +  c   =  0  and    is  the  acute  angle  between  them P 2 2 22 then  cos   2g1 g2  2f1 f2  c1  c2   or  cos    r12  r22  d2  r1  r2  2r1r2  2 g12  f12  c1 g22  f22  c2  C1 d C2  Here  r   and  r   are  the  radii  of  the  circles  and  d  is  the  distance  between  their 12 centres. If  the  angle  of  intersection  of  the  two  circles  is  a  right  angle  then  such  circles  are called    \"Orthogonal  circles\"  and  conditions  for  the  circles  to  be  orthogonal  is - 2g g   +  2f f   =  c +  c 12 12 1 2 1 4 . RADICAL  AXIS  OF  THE  TWO  CIRCLES  (S –  S =  0)  :     P(h,k) 1  2 ( a ) Definition  :  The  locus  of  a  point,  which  moves  in  such  a  way A B that  the  length  of  tangents  drawn  from  it  to  the  circles  are  equal and  is  called  the  radical  axis.  If  two  circles  are  - S    x2  +  y2  +  2g x  +  2f   y  +  c  =0 1 1 1 1 S    x2  +  y2  +  2g x  +  2f y  +  c  =  0 Radical axis 2 2 2 2 Let  P(h,k)  is  a  point  and  PA,PB  are  length  of  two  tangents  on  the  circles  from  point  P,  Then  from definition - h2  k2  2g1h  2f1k  c1  h2  k2  2g2h  2f2k  c2     or    2(g –g )  h  +  2(f –f )  k  +  c   –  c   =  0 12 12 12  locus  of  (h,k) 2x(g –g )  +  2y(f –f )k  +  c   –  c   =  0 12 12 12 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 S –  S =  0 12 which  is  the  equation  of  radical  axis. Note  : (i) To  get  the  equation  of  the  radical  axis  first  of  all  make  the  coefficient  of  x2  and  y2 =1 (ii) If  circles  touch  each  other  then  radical  axis  is  the  common  tangent  to  both  the  circles. (iii) When  the  two  circles  intersect  on  real  points  then  common  chord  is  the  radical  axis  of  the  two circles. (iv) The  radical  axis  of  the  two  circles  is  perpendicular  to  the  line  joining  the  centre  of  two  circles  but not  always  pass  through  mid  point  of  it. (v) Radical  axis  (if  exist)  bisects  common  tangent  to  two  circles. (vi) The  radical  axes  of  three  circles  (taking  two  at  a  time)  meet  at  a  point. (vii) If  circles  are  concentric  then  the  radical  axis  does  not  always  exist  but  if  circles  are  not  concentric then  radical  axis  always  exists. (viii) If  two  circles  are  orthogonal  to  the  third  circle  then  radical  axis  of  both  circle  passes  through  the centre  of  the  third  circle. (ix) A  system  of  circle,  every  pair  of  which  have  the  same  radical  axis,  is  called  a  coaxial  system  of circles. 59 E

JEE-Mathematics (b) Radical  centre  : The  radical  centre  of  three  circles  is  the  point  from  which  length  of  tangents  on  three  circles  are  equal  i.e. the  point  of  intersection  of  radical  axis  of  the  circles  is  the  radical  centre  of  the  circles. To  get  the  radical  axis  of  three  circles  S   =0,  S =0,  S =0  we  have  to  solve  any  two 1 23 S –S =0,  S –S =0,  S –S =0 12 23 31 Note  :     I T1 (i) The  circle  with  centre  as  radical  centre  and  radius  equal  to  the C1 T2 C2 length  of  tangent  from  radical  centre  to  any  of  the  circle,  will  cut = the  three  circles  orthogonally. = (ii) If  three  circles  are  drawn  on  three  sides  of  a  triangle  taking  them = as  diameter  then  its  orthocenter  will  be  its  radical  centre. III T3 II (iii) Locus    of    the  centre  of  a  variable  circle  orthogonal  to  two  fixed C3 circles  is  the  radical  axis  between  the  two  fixed  circles. (iv) If    two    circles    are    orthogonal,    then  the  polar  of  a  point  'P'  on  first  circle  w.r.t.  the  second  circle passes  through  the  point  Q  which  is  the  other  end  of  the  diameter   through  P.  Hence  locus  of  a point  which  moves  such  that  its  polars  w.r.t.  the  circles   S   =  0 ,   S   =  0  &   S   =  0   are  concurrent 12 3 is  a  circle  which  is  orthogonal  to  all  the  three  circles. Illustration  20  : A  and  B  are  two  fixed  points  and  P  moves  such  that  PA  =  nPB  where  n    1.  Show  that  locus  of  P is  a  circle  and  for  different  values  of  n  all  the  circles  have  a  common  radical  axis. Solution  : Let  A    (a,  0),  B    (–a,  0)  and  P(h,  k) so  PA  =  nPB  (h  –  a)2  +  k2 =  n2[(h  +  a)2  +  k2]  (1  –  n2)h2  +  (1  –  n2)k2  –  2ah(1  +  n2)  +  (1  –  n2)a2  =  0  h2  +  k2  –  2ah  1  n 2   a2  0  1  n 2  Hence  locus  of  P  is x2  +  y 2  –  2ax  1  n 2   a2  0 ,  which  is  a  circle  of  different  values  of  n.  1  n 2  Let n1 and n2 are two different values of n so their radical  axis is x = 0 i.e. y-axis. Hence for different Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 values  of  n  the  circles  have  a  common  radical  axis. Illustration  21  : Find  the  equation  of  the  circle  through  the  points  of  intersection  of  the  circles x2  +  y2  –  4x  –  6y  – 12 =  0  and  x2  +  y2  +  6x  +  4y  –  12  =  0  and  cutting  the  circle x2  +  y2  –  2x  – 4 = 0  orthogonally. Solution  : The  equation  of  the  circle  through  the  intersection  of  the  given  circles  is x2  +  y2  –  4x  –  6y  –  12  +  (–10x  –  10y)  =  0 ..........  (i) where  (–10x  –  10y  =  0)  is  the  equation  of  radical  axis  for  the  circle x2  +  y2  –  4x  –  6y  –  12  =  0  and  x2  +  y2  +  6x  +  4y  –  12  =  0. Equation  (i)  can  be  re-arranged  as x2  +  y2  –  x(10  +  4)  –  y(10  +  6)  –  12  =  0 It  cuts  the  circle  x2  +  y2  –  2x  –  4  =  0  orthogonally. Hence  2gg1  +  2ff1  =  c  +  c1  2(5  +  2)(1)  +  2(5  +  3)(0)  =  –  12  –  4      =  – 2 Hence  the  required  circle  is E x2  +  y2  –  4x  –  6y  –  12  –  2(–10x  –  10y)  =  0 i.e.,  x2  +  y2  +  16x  +  14y  –  12  =  0 60

JEE-Mathematics Illustration  22  : Find  the  radical  centre  of  circles  x2  +  y2  +  3x  +  2y  +  1  =  0,    x2  +  y2  –  x  +  6y  +  5  =  0  and x2  +  y2  +  5x  –  8y  +  15  =  0.  Also  find  the  equation  of  the  circle  cutting  them  orthogonally. Solution  : Given  circles  are S1    x2  +  y2  +  3x  +  2y  +  1  =  0 S2    x2  +  y2  –  x  +  6y  +  5  =  0 S3    x2  +  y2  +  5x  –  8y  +  15  =  0 Equations  of  two  radical  axes  are    S1  –  S2    4x  –  4y  –  4  =  0   or x  –  y  –  1  =  0 and     S2  –  S3      –  6x  +  14y  –  10  =  0   or 3x  –  7y  +  5  =  0 Solving  them  the  radical  centre  is  (3,  2).  Also,  if  r  is  the  length  of  the  tangent  drawn  from  the radical  centre  (3,  2)  to  any  one  of  the  given  circles,  say  S1,  we  have r  =  S1  32  22  3.3  2.2  1  27 Hence  (3,  2)  is  the  centre  and  27   is  the  radius  of  the  circle  intersecting  them  orthogonally.  Its  equation  is  (x  –  3)2  +  (y  –  2)2  =  r2  =  27   x2  +  y2  –  6x  –  4y  –  14  =  0 Alternative  Method  : Let  x2   +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0  be  the  equation  of  the  circle  cutting  the  given  circles  orthogonally.  2g  3 +2f(1)  =  c  +  1 or 3g  +  2f  =  c  +  1 ........  (i)  2  2g   1  +2f(3)  =  c  +  5 or –g  +  6f  =  c  +  5 ........  (ii)  2  5 ........  (iii) and 2g  2  +2f(–4)  =  c  +  15 or 5g  –  8f  =  c  +  15 Ans. Solving  (i),  (ii)  and  (iii)  we  get    g  =  –3,  f  =  –2  and  c  =  –14  equation  of  required  circle  is    x2 +  y2  –  6x  –  4y  –  14  =  0 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 Do  yourself  -  10  : ( i ) Find  the  angle  of  intersection  of  two  circles S  :  x2  +  y2  –  4x  +  6y  +  11  =  0  &  S'  :  x2  +  y2  –  2x  +  8y  +  13  =  0 (ii) Find  the  equation  of  the  radical  axis  of  the  circle  x2  +  y2  –  3x  –  4y  +  5  =  0  and 3x2  +  3y2  –  7x  –  8y  +11  =  0 (i i i ) Find  the  radical  centre  of  three  circles  described  on  the  three  sides  4x  –  7y  +  10  =  0,  x  +  y  –  5  =  0  and 7x  +  4y  –  15  =  0  of  a  triangle  as  diameters. 1 5 . SOME  IMPORTANT  RESULTS  TO  REMEMBER  : ( a ) If  the  circle  S   =  0,  bisects  the  circumference  of  the  circle  S =  0,  then  their  common  chord  will  be  the 1 2  diameter  of  the  circle  S2  =  0. ( b ) The  radius  of  the  director  circle  of  a  given  circle  is  2   times  the  radius  of  the  given  circle. ( c ) The  locus  of  the  middle  point  of  a  chord  of  a  circle  subtend  a  right  angle  at  a  given  point  will  be  a  circle. ( d ) The  length  of    side  of  an  equilateral  triangle  inscribed  in  the  circle  x2  +  y2  =  a2  is  3 a ( e ) If  the  lengths  of  tangents  from  the  points  A  and  B  to  a  circle  are  1  and  2  respectively,  then  if  the  points A  and  B  are  conjugate  to  each  other,  then  (AB)2  = 21  22 . ( f ) Length  of  transverse  common  tangent  is  less  than  the  length  of  direct  common  tangent. E 61

JEE-Mathematics Do  yourself  -  11  : ( i ) When  the  circles  x2  +  y2  +  4x  +  6y  +  3  =  0  and  2(x2  +  y2)  +  6x  +  4y  +  c  =  0  intersect  orthogonally, then  find  the  value  of  c  is ( i i ) Write  the  condition  so  that  circles  x2  +  y2  +  2ax  +  c  =  0  and  x2  +  y2  +  2by  +  c  =  0  touch  externally. Miscellaneous  Illustrations  : Illustration  23  : Find  the  equation  of  a  circle  which  passes  through  the  point  (2,  0)  and  whose  centre  is  the  limit  of the  point  of  intersection  of  the  lines  3x  +  5y  =  1  and  (2  +  c)x  +  5c2y    =  1  as  c    1. Solution  : Solving  the  equations    (2  +  c)x  +  5c2y  =  1    and    3x  +  5y  =  1 then (2  +  c)x  +  5c2  1  3x    =  1 or (2  +  c)x  +  c2  (1  –  3x)  =  1  5  1  c2 or x  (1  c)(1  c)  1  c  x  =  2  c  3c2 (3c  2)(1  c) 3c  2 1c 2  x  =  lim or x  =  5 c1 3c  2  y 1  3x 16  1  5 5 5 25 Therefore  the  centre  of  the  required  circle  is   2 , 1    but  circle  passes  through  (2,  0)  5 25  2  2 2  1  2 64  1  1601  5  25  25 625 625  Radius  of  the  required  circle  =     0 =  Hence  the  required  equation  of  the  circle  is   x  22   y  1 2  1601  5   625  25  or 25x2  +  25y2  –  20x  +  2y  –  60  =  0 Ans. Illustration  24  : Two  straight  lines  rotate  about  two  fixed  points.  If  they  start  from  their  position  of  coincidence  such that  one rotates  at the  rate double  that  of the  other. Prove  that  the locus  of their  point of  intersection is  a  circle. Solution  : Let  A    (–a,  0)  and  B    (a,  0)  be  two  fixed  points. Let  one  line  which  rotates  about  B  an  angle    with  the  x-axis  at  any  time  t  and  at  that  time  the Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 second  line  which  rotates  about  A  make  an  angle  2  with  x-axis. Now  equation  of  line  through  B  and  A  are  respectively y  –  0  =  tan(x  –  a) ......  (i) and y  –  0  =  tan2(x  +  a) ......  (ii) From  (ii), 2 tan      2  y  (x  a) B(a, 0) A(–a, 0) O(0, 0) 1  tan2   2y          x  a  x  a (from  (i)) 1 y2   x  a 2  2yx  ax  a y  x  a2  y2  (x  –  a)2  –  y2  =  2(x2 –  a2)  or      x2  +  y2  +  2ax  –  3a2  =  0  which  is  the  required  locus. 62 E

JEE-Mathematics Illustration  25  : If  the  circle  x2  +  y2  +  6x  –  2y  +  k  =  0  bisects  the  circumference  of  the  circle x2  +  y2  +  2x  –  6y  –  15  =  0,  then  k  = (A)  21 (B)  –21 (C)  23 (D)  –23 Solution  : 2g   (g   –  g )  +  2f (f   –  f )  =  c   –  c 21 2 2  1 2 12 2(1)  (3  –  1)  +  2  (–3)  (–1  +  3)  =  k  +  15 4  –  12  =  k  +  15    or    –8  =  k  +  15                k  =  –23 Ans.  (D) Illustration  26  : Find  the  equation  of  the  circle  of  minimum  radius  which  contains  the  three  circles. S    x2  +  y2  –  4y  –  5  =  0 1 S    x2  +  y2  +  12x  +  4y  +  31  =  0 2 S    x2  +  y2  +  6x  +  12y  +  36  =  0 3 Solution  : For  S1,    centre  =  (0,  2)  and  radius  =  3 For  S ,    centre  =  (–6,  –2)  and  radius  =  3 (0,2) 2 P(a,b) For  S ,    centre  =  (–3,  –6)  and  radius  =  3 3 let  P(a,  b)  be  the  centre  of  the  circle  passing  through  the  centres of  the  three  given  circles,  then (a  –  0)2  +  (b  –  2)2  =  (a  +  6)2  +  (b  +  2)2  (a  +  6)2  –  a2  =  (b  –  2)2  –  (b  +  2)2 (2a  +  6)6  =  2b(–4) 2  6(a  3)  3 (a  3) b  = 8 2 again  (a  –  0)2  +  (b  –  2)2  =  (a  +  3)2  +  (b  +  6)2  (a  +  3)2  –  a2  =  (b  –  2)2  –  (b  +  6)2 (2a  +  3)3  =  (2b  +  4)  (–  8) (2a  +  3)3  =  –16  3 (a  3 )  2  2  6a  +  9  =  –8(–3a  –  5) 6a  +  9  =  24a  +  40 18a  =  –31 a  =   31 , b   23 18 12 radius  of  the  required  circle  =  3    31 2    23  2 2   =  3  5 949  18   12  36 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65   equation  of  the  required  circle  is   x  31 2   y  23 2   3  5 9 49 2  18   12   36   Illustration  27  : Find  the  equation  of  the  image  of  the  circle  x2  +  y2  +  16x  –  24y  +  183  =  0  by  the  line  mirror 4x  +  7y  +  13  =  0. Solution  : Centre  of  given  circle  =  (–8,  12),  radius  =  5 the  given  line  is  4x  +  7y  +  13  =  0 let  the  centre  of  required  circle  is  (h,  k) since  radius  will  not  change.  so  radius  of  required  circle  is  5. Now  (h,  k)  is  the  reflection  of  centre  (–8,  12)  in  the  line  4x  +  7y  +  13  =  0  8  h , 12  k   2 2  Co-ordinates  of  A  =  (–8,12) A  4(8  h)  7(12  k )  13  0 4x+7y+13=0 22 –32  +  4h  +  84  +  7k  +  26  =  0 4h  +  7k  +  78  =  0 .........(i) (h,k) E 63

JEE-Mathematics Also  k 12  7 h 8 4 4k  –  48  =  7h  +  56 4k  =  7h  +  104 .........(ii) solving  (i)  &  (ii) h  =  –16,  k  =  –2  required  circle  is  (x  +  16)2  +  (y  +  2)2  =  52 Illustration  28  : The  circle  x2  +  y2  –  6x  –  10y  +  k  =  0  does  not  touch  or  intersect  the  coordinate  axes  and  the  point (1,  4)  is  inside  the  circle.  Find  the  range  of  the  value  of  k. Solution  : Since  (1,  4)  lies  inside  the  circle  S   <  0 1  (1)2    +  (4)2  –  6(1)  –  10(4)  +  k  <  0  k  <  29 Also  centre  of  given  circle  is  (3,  5)  and  circle  does  not  touch  or  intersect  the  coordinate  axes  r < CA    & r  <  CB CA  =  5 B r C(3,5) CB  =  3 r  r  <  5   & r  <  3  r < 3    or r2  <  9 r2  =  9  +  25  –  k r2  =  34  –  k  34  –  k  <  9 A k  >  25  k    (25,  29) Illustration  29  : The  circle  x2  +  y2  –  4x  –  8y  +  16  =  0  rolls  up  the  tangent  to  it  at  (2  +  3 ,  3)  by  2  units,  find  the equation  of  the  circle  in  the  new  position. Solution  : Given  circle  is  x2  +  y2  –  4x  –  8y  +  16  =  0 let  P    (2  +  3 ,  3) B Equation  of  tangent  to  the  circle  at  P(2  + 3 ,  3)  will  be 2 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 (2  +  3 )x  +  3y  –  2(x  +  2  + 3 )    –  4(y  +  3)  +  16  =  0 A or 3 x  –  y  –  2 3   =  0 (2,4) slope  =  3      tan =  3 P(2+  3,3)   =  60° line  AB  is  parallel  to  the  tangent  at  P  coordinates  of  point  B  =  (2  +  2cos60°,  4  +  2sin60°) thus  B  =  (3,  4  + 3 ) radius  of  circle  = 22  42  16  2  equation  of  required  circle  is  (x  –  3)2  +  (y  –  4  –  3 )2  =  22 Illustration  30  : A  fixed  circle  is  cut  by  a  family  of  circles  all  of  which,  pass  through  two  given  points  A(x ,  y )  and 11 B(x ,  y ).  Prove  that  the  chord  of  intersection  of  the  fixed  circle  with  any  circle  of  the  family  passes 22 through  a  fixed  point. Solution  : Let  S  =  0  be  the  equation  of  fixed  circle S=0 S1=0 A(x1,y1) let  S   =  0  be  the  equation  of  any  circle  through  A  and  B 1 which  intersect  S  =  0  in  two  points. L    S  –  S  =  0  is  the  equation  of  the  chord  of  intersection 1 of  S  =  0  and  S   =  0 B 1 (x2,y2) L=0 let  L   =  0  be  the  equation  of  line  AB 1 64 E

JEE-Mathematics let  S   be  the  equation  of  the  circle  whose  diametrical  ends  are  A(x ,  y )  &  B(x ,  y ) 2 11 22 then  S    S  –  L1  =  0 1 2  L    S  –  (S   –  L1)  =  0 or L    (S  –  S )  +  L1  =  0 2 2 or L    L'  +  L1  =  0 ........(i) (i)  implies  each  chord  of  intersection  passes  through  the  fixed  point,  which  is  the  point  of  intersection of  lines  L'  =  0    &  L   =  0.  Hence  proved. 1 Illustration  31  : Let  L1  be  a  straight  line  through  the  origin  and  L2  be  the  straight  line  x  +  y  =  1.  If  the  intercepts made  by  the  circle    x2  +  y2  –  x  +  3y  =  0  on  L1  &  L2  are  equal  ,  then  which  of  the  following equations  can    represent  L1? (A)  x  +  y  =  0 (B)   x  –  y =  0 (C)    x  +  7y  =  0 (D)    x  –  7y  =  0 Solution  : Let  L   be  y  =  mx 1 lines  L  &  L  will  be  at  equal  distances  from  centre  of  the  circle  centre  of  the  circle  is   1 ,  3  1 2  2 2  1 m  3 1  3 1 (m  3)2  8  2 22 2 (1  m2 )  1  m2 2  7m2  –  6m  –  1  =  0  (m  –  1)  (7m  +  1)  =  0 1  y  =  x,  7y  +  x  =  0 Ans.  (B,  C)  m  =  1,  m  =  – 7 ANSWERS  FOR  DO  YOURSELF 1  : (i) Centre   3 ,  5  ,  Radius  3 10 ( i i ) 17(x2  +  y2)  +  2x  –  44y  =  0  4 4  4 (i i i ) x =  p (1  2 cos )  ;  y  p (1  2 sin ) (iv)  x2  +  y2  +  6x  –  2y  –  51  =  0 22 2  : ( i ) (1,  2)  lie  inside  the  circle  and  the  point  (6,  0)  lies  outside  the  circle ( i i ) min  =  0,  max  =  6,  power  =  0 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 3  : ( i ) xcos  +  ysin  =  a(1  +  cos) ( i i ) 4x  –  3y  +  7  =  0  &  4x  –  3y  –  43  =  0 (iii) 5x  +  12y  =  ±26  ;        10 ,  24  (iv) 1  13 13  4  : ( i ) x  +  2y  =  1 5  : ( i )   4x  +  7y  +  10  =  0 405 3 ( i i )   sq.  units 6  : ( i ) 5x  –  4y  +  26  =  0 7  : ( i ) (x  –  h)2  +  (y  –  k)2  =  2a2 52 ( i i ) x2  +  y2  +  gx  +  ƒy  =  0 (ii) 10 (iii) angle  between  the  tangents  =  90° 8  : ( i i ) x2  y2  10x  10y  12  0 (i i i ) x2  +  y2  +  4x  –  7y  +  5  =  0 7 77 9  : (i ) (x  –  5)2  +  (y  –  5)2  =  25 (ii) 4 10  : (i) 135° ( i i ) x  +  2y  =  2 (i i i ) (1,  2) 11  : (i) 18 ( i i ) a–2  +  b–2  =  c–1 E 65


Like this book? You can publish your book online for free in a few minutes!
Create your own flipbook