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मान लें $A=\left\{\theta \in R:\left(\frac{1}{3} \sin \theta+\frac{2}{3} \cos \theta\right)^2=\frac{1}{3} \sin ^2 \theta+\frac{2}{3} \cos ^2 \theta\right\}$
$A \cap[0, \pi]$ एक रिक्त समुच्चय है।
$A \cap[0, \pi]$ में ठीक एक अवयव है।
$A \cap[0, \pi]$ में ठीक दो अवयव हैं।
$A \cap[0, \pi]$ में दो से अधिक अवयव हैं।
Solution
(b)
Given trigonometric relation is
$\left(\frac{1}{3} \sin \theta+\frac{2}{3} \cos \theta\right)^2=\frac{1}{3} \sin ^2 \theta+\frac{2}{3} \cos ^2 \theta$
$\Rightarrow \quad \frac{1}{9} \sin ^2 \theta+\frac{4}{9} \cos ^2 \theta+\frac{4}{9} \sin \theta \cos \theta$
$=\frac{1}{3} \sin ^2 \theta+\frac{2}{3} \cos ^2 \theta$
$\Rightarrow \quad \frac{2}{9} \sin ^2 \theta+\frac{2}{9} \cos ^2 \theta-\frac{4}{9} \sin \theta \cos \theta=0$
$\Rightarrow \quad \sin ^2 \theta+\cos ^2 \theta-2 \sin \theta \cos \theta=0$
$\Rightarrow \quad \quad \sin 2 \theta=1$
$\Rightarrow \quad 2 \theta=2 n \pi+\frac{\pi}{2}, n \in I$
$\Rightarrow \quad \theta=n \pi+\frac{\pi}{4}, n \in I$
$\therefore \quad A=\left\{\theta \in R: \theta=n \pi+\frac{\pi}{4}, n \in I\right\}$
$\therefore A \cap[0, \pi]=\left\{\frac{\pi}{4}\right\}$
$\therefore \quad A \cap[0, \pi]$ has exactly one point.