33
By OP GUPTA Electronics & Communications Engineering Indira Award Winner Visit at: www.theOPGupta.WordPress.com M.:+91-9650 350 480, +91-9718 240 480 Now In NAJAFGARH DHAWAL JAIN JEE (Advanced) All India Rank : 1264 Marks in Maths (CBSE-XII) : 98 % JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 LIST OF FORMULAE [ For Class XII ] Based On NCERT Part II RENU SONI – 96% Roll No.9707806* SANDEEP – 96% NEERAJ – 96% Roll No.9702127* Roll No.9705302 PRIYA – 95% NIKITA – 95% Roll No.9188518 Roll No.9757952 RENU – 95% POOJA – 94% Roll No.9757968 Roll No.9753204 MANISHA – 87% DEV GOBIND – 86% SHIVANI – 85% VISHAL – 85% OP GUPTA’S ACHIEVERS OF MATHEMATICS

JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1] u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

  • Upload
    lenhi

  • View
    215

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

By

By

OP GUPTA Electronics & Communications Engineering

Indira Award Winner

Visit at: www.theOPGupta.WordPress.com

M.:+91-9650 350 480, +91-9718 240 480

Now In NAJAFGARH

DHAWAL JAIN

JEE (Advanced) All India Rank : 1264

Marks in Maths (CBSE-XII) : 98% JEE (Ad.) Roll No.2003111,

CBSE Roll No.9111240

LIST OF

FORMULAE [ For Class XII ]

Based On NCERT Part II

RENU SONI – 96% Roll No.9707806*

SANDEEP – 96% NEERAJ – 96% Roll No.9702127* Roll No.9705302

PRIYA – 95% NIKITA – 95% Roll No.9188518 Roll No.9757952

RENU – 95% POOJA – 94% Roll No.9757968 Roll No.9753204

MANISHA – 87% DEV GOBIND – 86% SHIVANI – 85% VISHAL – 85%

OP

GU

PT

A’S

AC

HIE

VE

RS

OF

MA

TH

EM

AT

ICS

Page 2: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

 

 Page - [1] List Of Formulae By OP Gupta www.theOPGupta.WordPress.com

u

Standard Formulae Of Integrals:

A. 1

, 11

n

n xx dx k n

n

B. 1

logdx x kx

C. 1

logx xa dx a k

a

D. 1ax axe dx e ka

E. 1

sin cosax dx ax ka

F. 1

cos sinax dx ax ka

G. tan log secxdx x k

OR log cos x k

H. cot log sinxdx x k

OR log cosec  x k

I. sec log sec tanxdx x x k

OR log tan4 2

xk

J. cosec  log cosec  cot xdx x x k

OR log tan2

xk  

K. 2sec tanxdx x k

L. 2cosec cotxdx x k

M. sec . tan sec x xdx x c

N. cosec  .cot cosec  x xdx x k

O. 2

11sec

1dx x k

x x

P. 2 2

11 1tan

xdx k

a x a a

Q. 2 2

1 1log

2

a xdx k

a x a a x

R. 2 2

1 1log

2

x adx k

x a a x a

S. 2 2

2 2

1logdx x x a k

x a

T. 2 2

2 2

1logdx x x a k

x a

U. 2 2

11sin

xdx k

aa x

 

V. 2

2 2 2 2 2 2log2 2

x a

x a dx x a x x a k

W. 2

2 2 2 2 2 2log2 2

x ax a dx x a x x a k

X. 2

2 2 2 2 1sin2 2

x a xa x dx a x k

a

Y. 1 1

log dx ax b k

ax b a, where ‘a’ is any constant (and obviously, k is the integral constant)

Z. dx x k , where  is a constant (and, k is the integral constant).

 

Integral Calculus Formulae For By OP Gupta [Indira Award Winner, +91-9650 350 480]

Page 3: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [2] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

Methods of Integration:

Though  there  is no general method for finding  the  integral of a  function, yet here we have considered  the following methods based on observations for evaluating the integral of a function: 

a) Integration by Substitution Method–

In  this  method  we  change  the  integral f x dx , 

where independent variable is x, to another integral in  which  independent  variable  is  t (say)  different 

from x such that x and t are related by  x g t . 

Let  u f x dx  then,  du

f xdx

Again as  x g t  so, we have  dx

g tdt

Now  . . du du dx

f x g tdt dx dt

  

On integrating both sides w.r.t. t, we get 

dudt f x g t dt

dt 

u f g t g t dt  

i.e., f x dx f g t g t dt  where  x g t . 

So,  it  is  clear  that  substituting  x g t   in 

f x dx  will give us the same result as obtained 

by putting  g t in place of x and  g t dt  in place 

of  dx .

b) Integration by Partial Fractions–

Consider 

f x

g x  defines  a  rational  polynomial 

function. 

  If  the  degree  of  numerator  i.e. f x   is 

greater than or equal to  the  degree  of 

denominator i.e. g x   then, this  type of rational 

function  is  called  an  improper rational

function. And if degree of  f x  is smaller than 

the  degree  of  denominator  i.e. g x   then,  this 

type  of  rational  function  is  called  a  proper rational function. 

  In rational polynomial  functions  if  the degree (i.e. highest power of  the variable) of numerator (Nr)  is  greater than or equal to  the  degree  of denominator  (Dr),  then  (without any doubt) always perform the division  i.e.,  divide  the  Nr by Dr before doing anything  and  thereafter use the following: 

Numerator RemainderQuotient

Denominator Denominator . 

On  doing  this,  the  rational  function  is  resolved into partial  fractions. The table shown below lists the types of simpler partial fractions that are to be associated with various kinds of rational functions which will be dealt in our current study:

 

TABLE DEMONSTRATING PARTIAL FRACTIONS OF VARIOUS FORMS  

Form of the Rational Function Form of the Partial Fraction

px q

x a x b,  a b  

A B

x a x b 

      

2

px q

x a 

2

A B

x a x a 

2

px qx r

x a x b x c 

A B C

x a x b x c 

     

2

2

px qx r

x a x b 

2

A B C

x a x bx a 

2

2

px qx r

x a x bx c 

where  2 x bx c  can’t be factorized further. 

2

A Bx C

x a x bx c 

Page 4: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [3] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

c) Integral By Parts–

If   and  V  be two functions of x then, 

I II.

dV dx Vdx Vdx dx

dx

    In  finding  integrals by  this method, proper choice of functions    and  V   is crucial. Though there is no

fixed rule for taking   and V  (their choice is possible by practice) yet, following rule is found to be quite 

helpful in deciding the functions   and V :  

 If   and V  are of different types, take that function as   which comes first in the word  ILATE . 

Here I stands for Inverse trigonometrical function, L stands for Logarithmic function, A stands for Algebraic function, T stands for Trigonometrical function and E stands for the Exponential function.

If both the functions are trigonometrical, take that function as V whose integral is easier.  

If both the functions are algebraic, take that function as  whose differentiation is easier.

Some  integrands are  such  that  they are not product of  two functions. Their  integrals may be found by integrals  by  parts  taking  1 as  the  second  function.  Logarithmic  and  inverse  trigonometric  functions  are examples of such functions. 

The  result  of  integral  ( ) ( ) ( ) x xe f x f x dx e f x k   can  be  directly  applied  in  case  of  the 

objective type questions.  Making the Perfect Square:

STEP1– Consider the expression  2 ax bx c . 

STEP2– Make the coefficient of  2x  as unity  i.e., 1  by taking a common, after doing so the original 

  expression will look like,  2

b ca x x

a a. 

STEP3– Add  and  subtract 

2

2

b

a  to  the  expression  obtained  in  STEP2  as  depicted  here  i.e., 

 

2 2

2

2 2

b c b ba x x

a a a a. 

STEP4– The perfect square of  2 ax bx c  will be 

2 2

2 2

b c ba x

a a a. 

Various Integral forms:

Integrals  of  the  form 2

px q

dxax bx c

, 2

px qdx

ax bx c,  2 px q ax bx c dx :  Express  the 

numerator  px q  as shown here, i.e.,  2 d

px q A ax bx c Bdx

. Then on, obtain the values of A and 

B by equating the coefficients of like powers of x and constants terms on both the sides. Then, integrate it 

after replacing  px q  by  2 d

A ax bx c Bdx

 using the values of A and B.

Integrals  of  the  form sin cos

sin cos

a x b x

dxc x d x

:  Express  Numerator Denominator Denominator d

A Bdx

Then obtain the values of A and B by equating the coefficients of    sin x   and  cos x on both  the sides and proceed. 

Integrals of the form sin cos

sin cos

a x b x cdx

p x q x r

: Note that the previous integral form can be considered as a 

special  case of  this  form. Express  Numerator Denominator Denominator d

A B Cdx

. Then obtain  the 

Page 5: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [4] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

values of unknowns i.e., A, B and C by equating the coefficients of   sin x ,  cos x and the constant terms on both the sides and hence proceed.

Integrals  of  the  form 2 2sin cos

dx

a x b x, 

2sindx

a b x, 

2cosdx

a b x, 

2

sin cos

dx

a x b x  and 

2 2sin cos dx

a b x c x: Divide the Nr and Dr both by  2cos x . Replace  2sec x ,  if any, in Dr by  21 tan x  

and then put  tan tx  and proceed. 

Integrals of the form sin cos

dx

a x b x, 

sindx

a b x, 

cosdx

a b x and 

sin cosdx

a x b x:  

Use 2

2 tan2sin

1 tan2

x

xx

  and/  or 

2

2

1 tan2cos

1 tan2

x

xx

.  Replace  21 tan2

x

  in  the  Nr  by  2sec2

x  and  then  put 

tan t2

x

 and then after proceed. 

Integrals of the form 1

M N dx where M and N are linear or quadratic expressions in  x :

M N Substitutions

Linear  Linear  2t N  

Quadratic  Linear   2t N  

Linear  Quadratic  1t

M  

Quadratic  Quadratic  2 N 1t or t

M

A Few Useful Quickies:

a)

1

, 11

n

n f xf x f x dx k n

n b)

log

f x

dx f x kf x

c)

1

1

n

n

f xf xdx k

nf x d)

1

1

1

nn ax b

ax b dx ka n

.

Formulae & Properties Of Definite Integrals:

P.01 F F F b

b

aa

f x dx x b a

P.02 b a

a b

f x dx f x dx

P.03 b b

a a

f x dx f t dt

P.04 , b m b

a a m

f x dx f x dx f x dx a m b

Page 6: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [5] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

P.05 b b

a a

f x dx f a b x dx

P.06

0

2 , if is even function . .,

0 , if is odd function . .,

a

aa f x dx f x i e f x f x

f x dx

f x i e f x f x

 

P.07 0 0

2 2

a a a

a

f x dx f x dx f x dx

0 0

2a a

f x dx f a x dx

P.08

0

/2

0

2 , if

0, if

mm f x dx f m x f x

f x dx

f m x f x

 

  Proof Of A Few Important Properties: 

P.04 , b m b

a a m

f x dx f x dx f x dx a m b .

PROOF  We know,  F F F b

b

aa

f x dx x b a …(i) 

Consider  F F F m

m

aa

f x dx x m a …(ii) 

And   F F F b

b

mm

f x dx x b m …(iii) 

Adding the equations (ii) and (iii), we get 

    F F m b

a m

f x dx f x dx b a  

                       b

a

f x dx .      [ By (i) 

Hence,  , b m b

a a m

f x dx f x dx f x dx a m b . [H.P.] 

P.05 b b

a a

f x dx f a b x dx .

PROOF Consider  b

a

f x dx . 

Let  x a b t dx dt . Also when  x a t b  and, when  x b t a . 

So,   b a

a b

f x dx f a b t dt  

         

b

a

f a b t dt           [By using P.02

b

a

f a b t dt  

Page 7: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [6] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

          b a

a b

f x dx f a b x dx         [Replacing t by x, P.03

Hence,  b b

a a

f x dx f a b x dx .                     [H.P.]

SPECIAL CASE OF P.05  Take  0a  and  b a . 

Then,  0 0

a a

f x dx f a x dx . 

 The proof for the special case is same as is for the P.05, so it has been left as an exercise for you!

P.06

0

2 , . .,

0, . .,

a

a

a

f x dx if f x is even function i e f x f xf x dx

if f x is odd function i e f x f x

PROOF We know that  0

0

a a

a a

f x dx f x dx f x dx …(i) [By using P.04

Consider 0

a

f x dx . 

Let  x t dx dt . Also when  x a t a  and when 0 0 x t . 

So,  0 0

a a

f x dx f t dt

0

a

f t dt [By using P.02

0

a

f t dt

0

0

a

a

f x dx f x dt           [Replacing t by x, P.03

Therefore equation (i) becomes, 

0 0

a a a

a

f x dx f x dx f x dx  

  0

a a

a

f x dx f x f x dx  

 

0

2 ,

0,

a

a

a

f x dx if f x f xf x dx

if f x f x

i.e.,.

0

2 , is even function

0, is odd function

a

a

a

f x dx if f xf x dx

if f x

               [H.P.]

P.07 0 0

2 2

a a a

a

f x dx f x dx f x dx

0 0

2a a

f x dx f a x dx .

Page 8: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [7] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

PROOF We know  0 0

2 2

a a a

a

f x dx f x dx f x dx     …(i) [By using P.04

Consider 2

a

a

f x dx . 

Let  2 x a t dx dt . Also when  x a t a  and when 2 0 x a t . 

So,  2 0

2 a

a a

f x dx f a t dt  

0

2

a

f a t dt [By using P.02

0

2 a

f a t dt

2

0

2 a a

a

f x dx f a x dx           [Replacing t by x, P.03

So equation (i) becomes, 

  0 0

2

0

2 a a a

f x dx f x dx f a x dx . [H.P] 

P.08

0

0

2 2 , 2

0, 2

aa f x dx if f a x f x

f x dx

if f a x f x

.

PROOF We know  0 0

2 2

a a a

a

f x dx f x dx f x dx …(i)

Consider  2

a

a

f x dx . 

Let  2 x a t dx dt . Also when  x a t a  and when 2 0 x a t . 

So,  2 0

2 a

a a

f x dx f a t dt  

0

2

a

f a t dt [By using P.02

0

2 a

f a t dt

2

0

2 a a

a

f x dx f a x dx           [Replacing t by x, P.03

So equation (i) becomes, 

  0 0

2

0

2 a a a

f x dx f x dx f a x dx

0

2 a

f x f a x dx  

Page 9: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [8] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

Hence, 

0

0

2 2 , 2

0, 2

aa f x dx if f a x f x

f x dx

if f a x f x

.                 [H.P.]

Definite integral as the Limit Of A Sum (First Principle Of Integrals):

Take that function whose integral value is to be calculated as  f x  and then use the given relation,  

  0

lim 2 ... ( 1)b

ha

f x dx h f a f a h f a h f a n h

or, 0

lim 2 3 ...b

ha

f x dx h f a h f a h f a h f a nh

i.e.,  1

0

limb n

nra

f x dx h f a rh

, such that as  ,n   0h  and  nh b a  

or, 1

limb n

nra

f x dx h f a rh

, such that as  ,n   0h  and  nh b a .

 

 

 

 

 

 

 

Page 10: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [9] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

u

Important Terms, Definitions & Formulae

01. Differential Equation - A basic introduction:  It  is  an  equation  consisting  of  an  independent variable,  dependent  variable  and  differential  coefficients  of  dependent  variable  with  respect  to  the independent variable. 

02. Order and Degree of a differential equation:  

a) Order of a differential equation:  It  is  the  order  of  the  highest  order  derivative  appearing  in  the differential equation. 

b) Degree of a differential equation: It is the degree (power) of the highest order derivative, when the differential coefficients are made free from the radicals and the fractions. 

03. Formation of the differential equations:  If  the  equation of  the  family of  curves  is  given  then  its differential equation is obtained by eliminating arbitrary constants occurring in its equation with the help of equation of the curve and the equations formed by differentiation of equation of the curve. 

ALGORITHM FOR THE FORMATION OF DIFFERENTIAL EQUATION

STEP1- Write down the given equation of the curve. STEP2- Differentiate the given equation with respect to the independent variable as many times as the   number of arbitrary constants. STEP3- Eliminate the arbitrary constants by using given equation and the equations obtained by the  differentiation in STEP2. 

04. Solutions of differential equations:

a) General solution: The  solution which  contains  as  many  as  arbitrary constants  as  the order  of  the 

differential equation. e.g.  cos sin y x x  is the general solution of 2

20

d yy

dx. 

b) Particular solution: Solution obtained by giving particular  values to  the arbitrary constants  in  the general  solution of  a differential  equation  is  called  a particular  solution.    e.g.  3cos 2sin y x x   is  a 

particular solution of the differential equation 2

20

d yy

dx. 

c) Solution of differential equation by Variable Separable Method: A variable separable form of  the 

differential equation is the one which can be expressed in the form of  f x dx g y dy . The solution is 

given by  f x dx g y dy k  where  k  is the constant of integration. 

d) Homogeneous Differential Equations and their solution:

First of all we shall learn how to identify a homogeneous differential equation. 

 Identifying a Homogeneous differential equation: 

STEP1- Write down the given differential equation in the form  ,dy

f x ydx

STEP2- If  , , nf kx ky k f x y  then, the given differential equation is homogeneous of degree ‘ n ’. 

 Solving a homogeneous differential equation:

If  ,dy

f x ydx

      If  ,dx

f x ydy

 

    Put  y vx       Put  x vy  

dy dv

v xdx dx

 

 

dx dv

v ydy dy

 

Then after, separate the variables to get the required solution. 

Differential Equations Formulae For By OP Gupta [Indira Award Winner, +91-9650 350 480]

Page 11: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [10] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

e) Solution of Linear differential equations:

 Linear differential equation in y : It is of the form   P( ) Q( ) dy

x y xdx

 where  P( )x  and  Q( )x  are 

functions of   x  only.  SOLVING OF LINEAR DIFFERENTIAL EQUATION IN y  

STEP1- Write the given differential equation in the form  P( ) Q( ) dy

x y xdx

STEP2- Find the Integration Factor P( )

(I.F.) x dx

e .    

STEP3- The solution is given by,  .(I.F.) Q( ).(I.F.) y x dx k  where  k  is the constant of integration. 

Linear differential equation in x : It is of the form  P( ) Q( ) dx

y x ydy

 where  P( )y  and  Q( )y  are 

functions of  y only. P( )

(I.F.) x dx

e  

SOLVING OF LINEAR DIFFERENTIAL EQUATION IN x  

STEP1- Write the given differential equation in the form  P( ) Q( ) dx

y x ydy

STEP2- Find the Integration Factor P( )

(I.F.) y dy

e .   

STEP3- The solution is given by,  . (I.F.) Q( ).(I.F.) x y dy k  where  k  is the constant of integration.

Page 12: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [11] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

u   

Important Terms, Definitions & Formulae

01. Vector - Basic Introduction: A quantity having magnitude as well as the direction is called vector. It  is 

denoted as  AB

 or a . Its magnitude (or modulus) is  AB

 or a  otherwise, simply  AB or  a . 

    Vectors are denoted by symbols such as a  or  a  or  a.

[Pictorial representation of vector]

02. Initial and Terminal points:  The  initial  and  terminal  points  mean  that  point  from  which  the  vector originates and terminates respectively.

03. Position Vector:  The  position  vector  of  a  point  say  P( , , )x y z   is  OP ˆˆ ˆ

r x y zi j k   and  the 

magnitude  is  2 2 2 r x y z . The vector  OP ˆˆ ˆ

r x y zi j k   is  said  to be  in its component form. 

Here  , ,x y z   are  called  the  scalar components or rectangular components of    r

  and  ˆˆ ˆ, ,x y zi j k   are  the 

vector components of   r

 along x-, y-, z- axes respectively. 

    Also,  AB Position Vector of B Position Vector of A

. For example, let  

    1 1 1A( , )x y ,z  and  2 2 2B( , )x y ,z . Then,  2 2 2 1 1 1ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆAB ( ) ( )

x i y j z k x i y j z k . 

    Here  ,ˆ ˆi j  and  k  are the unit vectors along the axes OX, OY and OZ respectively. (The  

    discussion about unit vectors is given later in the point 05(e).) 

04. Direction ratios and direction cosines: If  ˆˆ ˆ ,r x y zi j k

then coefficients of  ˆˆ ˆ, ,i j k  in  r

 i.e.,  , ,x y z  

are  called  the  direction ratios  (abbreviated  as  d.r.’s)  of  vector  r

.  These  are  denoted  by  , ,a b c (i.e.

, , a x b y c z ; in a manner we can say that scalar components of vector r

and its d.r.’s both are the

same).  

Also, the coefficients of  ˆˆ ˆ, ,i j k  in  r  (which is the unit vector of  r

) i.e., 2 2 2

x

x y z, 

2 2 2

y

x y z, 

2 2 2

z

x y z are called direction cosines (which is abbreviated as d.c.’s) of vector r

.  

    These direction cosines are denoted by l, m, n such that  cos , cos , cos l m n  and 

    2 2 2 2 2 21 cos cos cos 1 l m n .  

    It can be easily concluded that   cos , cos , x y

l mr r

cos z

nr

    Therefore,  cos cosˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ(cos ) r mr nrlri j k r i j k . (Here 

r r .) 

    [See the  OAP  in Fig.1]     Angles  , ,  are made by the vector  r

 with the positive directions of x, y, z-axes  

    respectively and these angles are known as the direction angles of vector  r

). 

    For a better understanding, you can visualize the Fig.1. 

05. TYPES OF VECTORS a) Zero or Null vector: Its that vector whose initial and terminal points are coincident. It is denoted 

  by  0

. Of course its magnitude is  0  (zero).     Any non-zero vector is called a proper vector.  b) Co-initial vectors: Those vectors  (two  or  more) having  the same initial point  are called  the co-  initial vectors. 

Vector Algebra Formulae For By OP Gupta [Indira Award Winner, +91-9650 350 480]

BASIC ALGEBRA OF VECTORS  

Page 13: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [12] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

c) Co-terminous vectors: Those vectors (two or more) having the same terminal point are called the   co-terminous vectors.  d) Negative of a vector: The vector which has the same magnitude as the  r

 but opposite direction. It 

  is denoted by  r

. Hence if,   AB BA

r r . That is  AB BA, PQ QP

 etc. 

e) Unit vector: It is a vector with the unit magnitude. The unit vector in the direction of vector  r

 is 

  given by  ˆ rr

r  such that  1r

. So, if  ˆˆ ˆr x y zi j k

 then its unit vector is:  

   2 2 2 2 2 2 2 2 2

ˆˆ ˆˆ x y zi j k

x y z x y z x y zr

    Unit vector perpendicular to the plane of a  and 

b is: 

a b

a b. 

f) Reciprocal of a vector: It is a vector which has the same direction as the vector  r

 but magnitude 

  equal to the reciprocal of the magnitude of  r

. It is denoted as  1r . Hence  1 1r

r

g) Equal vectors:  Two  vectors  are  said  to  be  equal  if  they  have  the  same  magnitude  as  well  as   direction, regardless of the positions of their initial points.  

      Thus 

a b  

a b  

and   have same direction

a b . 

   Also, if  1 2 3 1 2 3 1 1 2 2 3 3ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ , ,

a b a i a j a k b i b j b k a b a b a b . 

h) Collinear or Parallel vector: Two vectors a  and 

b  are collinear or parallel if there exists a non-

  zero scalar   such that  a b

.  

    It is important to note that the respective coefficients of  ˆˆ ˆ, ,i j k  in a  and 

b  are proportional 

    provide they are parallel or collinear to each other. 

    Consider  1 2 3 1 2 3ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ,

a a i a j a k b b i b j b k ,  then by using  a b

, we can conclude 

    that:  31 2

1 2 3

aa a

b b b . 

    The d.r.’s of parallel vectors are same (or are in proportion). 

    The vectors a  and 

b  will have same or opposite direction as   is positive or negative. 

    The vectors a  and 

b  are collinear if  0

a b . 

i) Free vectors:  The  vectors  which  can  undergo  parallel  displacement  without  changing  its   magnitude and direction are called free vectors. 

06. ADDITION OF VECTORS a) Triangular law: If two adjacent sides (say sides AB and BC) of a triangle ABC are represented by 

 a  and 

b  taken in same order, then the third side of the triangle taken in the reverse order gives the 

  sum of vectors a  and 

b  i.e.,  AC AB BC

 AC

a b .   See Fig.2. 

    Also since  AC CA AB BC CA AA 0

.  

    And  AB BC AC

AB BC AC 0 AB BC CA 0

b) Parallelogram law: If two vectors a  and 

b  are represented in magnitude and the direction by the 

  two  adjacent  sides  (say  AB  and  AD)  of  a  parallelogram  ABCD,  then  their  sum  is  given  by  that 

  diagonal  of  parallelogram  which  is  co-initial  with a   and 

b   i.e.,  OC OA OB

.  For  the 

  illustration, see Fig.3. 

 

 

 

Multiplication of a vector by a scalar Let a  be any vector and  k  be any scalar. Then the product 

ka  is defined as a vector whose 

magnitude is  k  times that of a  and the direction is  

(i) same as that of a  if  k  is positive, and   (ii) opposite to that of 

a  if k  is negative. 

 

Page 14: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [13] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

07. PROPERTIES OF VECTOR ADDITION

• Commutative property:   a b b a

.  

    Consider  1 2 3ˆˆ ˆa a i a j a k

 and  1 2 3

ˆˆ ˆb b i b j b k

 be any two given vectors.  

    Then  1 1 2 2 3 3ˆˆ ˆa b a b i a b j a b k b a

• Associative property:   a b c a b c

 

• Additive identity property:   0 0a a a

• Additive inverse property:   ( ) 0 ( )

a a a a . 

08. Section formula: The position vector of a point say P  dividing a line segment joining the points A and B 

whose position vectors are  a

 and b

 respectively, in the ratio m:n

(a)   internally, is  OP

mb na

m n    (b)   externally, is  OP

mb na

m n. 

    Also if point P is the mid-point of line segment AB then, OP2

a b. 

Important Terms, Definitions & Formulae 

01. PRODUCT OF TWO VECTORS

a) Scalar product or Dot product: The dot product of two vectors  a

 and b

 is defined by,     

  . cosa b a b

 where θ is the angle between   a

 and b

,  0 . See Fig.4. 

  Consider  1 2 3 1 2 3ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ,a a i a j a k b b i b j b k

. Then  1 1 2 2 3 3.a b a b a b a b

   Properties / Observations of Dot product

  •  ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ. cos0 1 . 1 . .i i i i i i j j k k . 

  •  ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ. cos 0 . 0 . .2

i j i j i j j k k i

  •  . R,

a b  where  R is real number i.e., any scalar. 

  •  . .a b b a

 (Commutative property of dot product). 

  •  . 0a b a b

  •  If  θ 0=  then,  .

a b a b . Also 2 2.

a a a a ; as θ  in this case is 0 .  

    Moreover if θ =  then,  .

a b a b . 

  •  . . .a b c a b a c

 (Distributive property of dot product). 

  •  . . .a b a b a b

  •  Angle between two vectors  a

 and b

 can be found by the expression given below:  

   .

cos

a b

a b  or,  1 .

cos

a b

a b

.  

  •  Projection of a vector  a

 on the other vector say  b

 is given as .a b

b

 i.e.,  ˆ.a b

.  

PRODUCT OF VECTORS

DOT PRODUCT & CROSS PRODUCT  

Page 15: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [14] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

    This is also known as Scalar projection or Component of a

along b

  •  Projection vector of  a

 on the other vector say b

 is given as . ˆ.

a bb

b

.  

    This is also known as the Vector projection. 

  •  Work done W in moving an object from point A to the point B by applying a force  F

 is 

    given as  W F.AB

b) Vector product or Cross product:  The  cross  product  of  two  vectors  a

  and  b

  is  defined  by, 

  ˆsina b a b

, where    is  the angle between  the vectors  a

  and  b

,  0   and    is a 

  unit vector perpendicular to both a

 and b

. For better illustration, see Fig.5.             

  Consider  1 2 3 1 2 3ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ,a a i a j a k b b i b j b k

.  

  Then,  1 2 3 2 3 3 2 1 3 3 1 1 2 2 1

1 2 3

ˆˆ ˆ

ˆˆ ˆ

i j k

a b a a a a b a b i a b a b j a b a b k

b b b

   Properties / Observations of Cross product

  •  ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆsin 0. 0 0i i i i j i i j j k k

  •  ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ sin .2

i j i j k k

ˆ ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ, ,i j k j k i k i j . 

  •  Fig.6 at the end of chapter can be considered for memorizing the vector product of  ˆˆ ˆ, ,i j k . 

  •  a b

 is a vector  c

 (say) and this vector c

is perpendicular to both the vectors a

and b

  •  ˆsin sin

a b a b a b  i.e., sin

a b ab . 

  •  0a b

//a b

 or,  0, 0

a b . 

  •  0a a

  • 

a b b a  (Commutative property does not hold for cross product). 

  •  ;a b c a b a c b c a b a c a

  

    (Distributive property of the vector product or cross product). 

  •  Angle between two vectors  a

 and b

 in terms of Cross-product can be found by the  

    expression given here:   sin

a b

a b

 or,  1sin

a b

a b

.  

  •  If  a

 and b

 represent the adjacent sides of a triangle, then the area of triangle can be  

    obtained by evaluating 1

2

a b . 

  •  If  a

 and  b

represent the adjacent sides of a parallelogram, then the area of parallelogram 

    can be obtained by evaluating 

a b . 

  •  If  p

 and  q

 represent the two diagonals of a parallelogram, then the area of

parallelogram can be obtained by evaluating 1

2 p q . 

 

 

 

If a and

b represent the adjacent sides of a parallelogram, then the

diagonals 1

d and 2

d of the parallelogram are given as:

1 d a b , 2

d b a .

Page 16: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [15] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

02. Relationship between Vector product and Scalar product [Lagrange’s Identity]

Consider two vectors  a

 and b

. We also know that   ˆsina b a b

.

  Now,         ˆsin

a b a b  

              sin

a b a b  

             2 22 2sin

a b a b  

             

2 22 2

2 2 22 2 2

1 cos

cos

a b a b

a b a b a b 

             

22 22

2 2 22

cos

.

a b a b a b

a b a b a b

 

  or,            2 22 2

.a b a b a b

    Note that 2 . .

. .

a a a ba b

a b b b

. Here the RHS represents a determinant of order 2. 

03. Cauchy- Schwartz inequality:

For any two vectors  a

 and b

, we always have  .a b a b

Proof: The given inequality holds trivially when either  0

a  or  0 b  i.e., in such a case  . 0a b a b

So, let us check it for  0

a b . 

As we know,  . cosa b a b

 

    2 22 2. cosa b a b

 

Also we know  2cos 1  for all the values of  . 

   2 22 22cosa b a b

 

    2 22

.a b a b

 

    .a b a b

.                       [H.P.] 

04. Triangle inequality: 

For any two vectors  a

 and b

, we always have 

a b a b . 

Proof:  The  given  inequality  holds  trivially  when  either  0

a   or  0 b   i.e.,  in  such  a  case 

0

a b a b . So, let us check it for  0

a b .  

Then consider 2 22

2 .

a b a b a b  

   2 22

2 cos

a b a b a b  

  For  cos 1 , we have:  2 cos 2a b a b

 

   2 22 2

2 cos 2a b a b a b a b

 

    22

a b a b    

   

a b a b .                     [H.P.] 

Page 17: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [16] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

Important Terms, Definitions & Formulae

01. SCALAR TRIPLE PRODUCT: 

If  a

,b

  and c   are  any  three  vectors,  then  the  scalar  product  of 

a b   with 

c   is  called  scalar  triple 

product of  a

,b

 and c . 

Thus,  ( ).

a b c  is called the scalar triple product of  a

,b

 and c . 

    Notation for scalar triple product: The scalar triple product of  a

,b

 and c  is denoted 

    by  [ ]

a b c . That is,  ( ). [ ]

a b c a b c . 

Scalar triple product is also known as mixed product because in scalar triple product, both the signs of dot and cross are used.

Consider  1 2 3 1 2 3 1 2 3ˆ ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ, ,

a a i a j a k b b i b j b k c c i c j c k .  

Then, 

1 2 3

1 2 3

1 2 3

[ ]

a a a

a b c b b b

c c c

   Properties / Observations of Scalar Triple Product

  •  ( ). .( )

a b c a b c . That is, the position of dot and cross can be interchanged without 

    change in  the value of  the  scalar  triple product (provided their cyclic order  remains  the     same). 

  •  [ ] [ ] [ ]

a b c b c a c a b . That is, the value of scalar triple product doesn’t change 

    when cyclic order of the vectors is maintained. 

    Also  [ ] [ ]; [ ] [ ]

a b c b a c b c a b a c . That is, the value of scalar triple  

    product remains the same in magnitude but changes the sign when cyclic order of the     vectors is altered. 

  •  For any three vectors  a

, b

, c  and scalar  , we have  [ ] [ ]

a b c a b c . 

  •  The value of scalar triple product is zero if any two of the three vectors are identical.  

    That is,  [ ] 0 [ ] [ ]

a a c a b b a b a  etc. 

  •  Value of scalar triple product is zero if any two of the three vectors are parallel or      collinear.  

  •  Scalar triple product of  ˆ ˆ,i j  and  k  is 1 (unity) i.e., ˆˆ ˆ[ ] 1i j k . 

  •  If [ ] 0

a b c  then, the non-parallel and non-zero vectors  a

, b

 and c  are coplanar. 

   

 

 

Volume Of Parallelopiped

  If  a

,  b

 and c   represent  the  three co-terminus edges of a parallelopiped,  then its 

  volume can be obtained by:  [ ] ( ).

a b c a b c . That is, 

  ( ). Base area of Parallelopiped  Height of Parallelopiped on this basea b c

  If  for  any  three  vectors  a

,  b

  and c ,  we  have  [ ] 0

a b c ,  then  volume  of 

  parallelepiped with the co-terminus edges as  a

,  b

 and c , is zero. This is possible 

  only if the vectors  a

, b

 and c  are co-planar. 

SCALAR TRIPLE PRODUCT OF VECTORS  

Page 18: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [17] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

u   

 

Important Terms, Definitions & Formulae

01. Distance formula:  

The  distance  between  two  points  1 1 1A , ,x y z   and  2 2 2B , ,x y z   is  given  by  the  expression 

2 2 2

2 1 2 1 2 1AB unitsx x y y z z . 

02. Section formula:  

The  coordinates  of  a  point  Q  which  divides  the  line  joining  the  points  1 1 1A , ,x y z   and 

2 2 2B , ,x y z  in the ratio  :m n  

a)   internally, are  2 1 2 1 2 1, ,

mx nx my ny mz nz

m n m n m n  

b)  externally i.e., internally in the ratio  ( ) : ( )m n , are  2 1 2 1 2 1, ,

mx nx my ny mz nz

m n m n m n. 

03. Direction Cosines of a Line:  

If A and B are two points on a given line L then, the direction cosines of vectors  AB

 and  BA

 are the direction  cosines  (d.c.’s)  of  line L.  Thus  if  α, β, γ   are  the direction-angles which  the  line  L 

makes with the positive direction of x, y, z- axes respectively then, its d.c.’s are  cosα,  cosβ,  cosγ  

(See Fig.1). If direction of line L is reversed, the direction angles are replaced by their supplements i.e.,  α, β, γ   and  so  are  the  d.c.’s  i.e.,  the  direction  cosines  become 

cosα, cosβ, cos γ . So, a line in space has two sets of d.c.’s viz.  cosα, cosβ, cos γ . 

  The d.c.’s are generally denoted by  , ,l m n . Also  2 2 2 1 l m n  and so, we can deduce that 2 2 2cos α cos β cos γ 1 . Also  2 2 2sin α sin β sin γ 2 . 

  The  d.c.’s  of  a  line  joining  the  points  1 1 1A , ,x y z   and  2 2 2B , ,x y z   are 

2 1 2 1 2 1, ,AB AB AB

x x y y z z ;  where  AB  is  the  distance  between  points  A  and  B  i.e., 

2 2 2

2 1 2 1 2 1AB x x y y z z . 

  In order  to obtain  the d.c.’s of a line which does not pass  through the origin, we draw a line through the origin and parallel to the given line. As parallel lines have same set of the d.c.’s, so the d.c.’s of given line can be obtained by taking the d.c.’s of the parallel line through origin. 

  In a unit vector, the coefficient of  ˆˆ ˆ, ,i j k  are called d.c.’s. For example in  ˆˆ ˆa li mj nk  The 

d.c.’s are  , ,l m n .  04. Direction Ratios of a Line:  

Any three numbers  , ,a b c  (say) which are proportional to d.c.’s i.e.,  , ,l m n  of a line are called the 

direction ratios (d.r.’s) of the line. Thus,  , , a l b m c n  for any  R 0 . 

Consider,   1

(say)

l m n

a b c 

3 Dimensional Geometry Formulae For By OP Gupta [Indira Award Winner, +91-9650 350 480]

RECAPITULATION, DIRECTION COSINES,

DIRECTION RATIOS & EQUATION OF LINES 

Page 19: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [18] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

  , ,

a b c

l m n  

 

2 2 2

1

a b c        2 2 2Using  1 l m n  

  2 2 2 a b c  

  Therefore, 2 2 2 2 2 2 2 2 2

, ,

a b cl m n

a b c a b c a b c. 

 

  The  d.c.’s  of  a  line  joining  the  points  1 1 1A , ,x y z   and  2 2 2B , ,x y z   are 

  2 1 2 1 2 1, ,x x y y z z  or  1 2 1 2 1 2, ,x x y y z z . 

  Direction ratios are sometimes called as Direction Numbers as well. 

  For a line if  , ,a b c  are  its d.r.’s  then,  , ,ka kb kc ;  0k   is also a set of  its d.r.’s. So,  for a line there are infinitely many sets of the direction ratios.

05. Relation between the direction cosines of a line:  

Consider  a  line  L with d.c’s  , ,l m n . Draw a  line passing  through  the origin  and  P , ,x y z   and 

parallel to the given line L. From P draw a perpendicular PA on the X-axis. Suppose  OP r . (See Fig.2) 

Now in  OAP  we have, OA

cosαOP

x

x lrr

.  

Similarly we can obtain  y mr  and  z nr . 

Therefore,    2 2 2 2 2 2 2 x y z r l m n . 

But we know that  2 2 2 2 x y z r . 

Hence ,  2 2 2 1 l m n . 06. Equation of a line in space passing through a given point and parallel to a given vector:

Consider the line L is passing through the given point  1 1 1A , ,x y z  with the position vector  a

,  b

 

is the given vector with d.r.’s  , ,a b c  and  r

 is the position vector of any arbitrary point  P , ,x y z  

on the line. See Fig.3. 

Thus  1 1 1ˆ ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆOA , OP ,a x i y j z k r xi yj zk b ai bj ck

a) Vector equation of a line: As  the line L is parallel  to given vector  b

 and points A  and P are 

lying on  the line so,  AP

 is parallel to the  b

      AP ,b

 where  R , set of real nos.i.e.  

      r a b

 

      r a b

. This is the vector equation of line. 

b) Parametric equations: If d.r.’s of the line are  , ,a b c  then by using  r a b

 we get,  

      1 1 1ˆ ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆx y z x y z a b ci j k i j k i j k . 

  Now, as we equate the coefficients of  ˆˆ ˆ, ,i j k  we get the Parametric equations of line given as, 

1 1 1, ,x x a y y b z z c . 

  Coordinates of any point on the line considered here are 1 1 1, ,x a y b z c . 

c) Cartesian equation of a line: If we eliminate the parameter   from the Parametric equations of a line, we get the Cartesian equation of line as 

Page 20: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [19] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

1 1 1x x y y z z

a b c

  If  , ,l m n  are the d.c.’s of the line then, Cartesian equation of line becomes  

1 1 1x x y y z z

l m n

  The Cartesian equation of line is also called the symmetrical equation or one point form of line. In the symmetrical form the coefficient of x, y, z are unity i.e., 1. 

  Note that  b

 is parallel to the line L. So they both have the same d.r.’s.  07. Equation of a Line passing through two given points:

Consider  the  two given points as  1 1 1A , ,x y z  and  2 2 2B , ,x y z  with position vectors  a

 and  b

 

respectively. Also assume  r

 as the position vector of any arbitrary point  P , ,x y z  on the line L 

passing through A and B. See Fig.4. 

Thus  1 1 1 2 2 2ˆ ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆOA , OB , OPa x i y j z k b x i y j z k r xi yj zk

a) Vector equation of a line: Since the points A, B and P all  lie on the  same line which means they are all collinear points.  

Further it means,  AP r a

 and  AB b a

 are collinear vectors, i.e.,  

    AP AB

 

    r a b a

 

    ,r a b a

 where  R . 

This is the vector equation of line. 

b) Cartesian equation of a line: By using the vector equation of the line  r a b a

 we get,  

1 1 1 2 1 2 1 2 1ˆ ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆx y z x y z x x y y z zi j k i j k i j k

 

On equating the coefficients of  ˆˆ ˆ, ,i j k  we get, 

  1 2 1 1 2 1 1 2 1, ,x x x x y y y y z z z z     ....( )i  

On eliminating   we have, 

1 1 1

2 1 2 1 2 1

x x y y z z

x x y y z z

  This is the Cartesian equation of line.  

c) Parametric equations: By using (i), we get 

1 2 1 1 2 1 1 2 1, ,x x x x y y y y z z z z . 

  These are called the Parametric equations of line. 08. Angle between two Lines:

a) When d.r.’s or d.c.’s of the two lines are given: Consider  two  lines  1L   and  2L   with  d.r.’s  as  1 1 1, ,a b c   and  2 2 2, ,a b c ;  d.c.’s  as  1 1 1, ,l m n   and 

2 2 2, ,l m n .  Consider  1 1 1 1ˆˆ ˆb a i b j c k

  and  2 2 2 2

ˆˆ ˆb a i b j c k

.  These  vectors  1b

  and  2b

  are 

parallel to the given lines   1L  and  2L . So in order to find the angle between the Lines  1L  and 

2L , we need to get the angle between the vectors  1b

 and  2b

. Consider the Fig.5. 

So  the  acute  angle  θ   between  the  vectors  1b

  and  2b

  (and  hence  lines  1L   and  2L )  can  be 

obtained as, 

1 2 1 2. cosθb b b b

 

Page 21: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [20] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

Thus,   1 2 1 2 1 2

2 2 2 2 2 21 1 1 2 2 2

cosθa a b b c c

a b c a b c

  1 2 1 2 1 2Also, in terms of d.c.’s : cosθ l l m m n n . 

 

2 2 2

1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1

2 2 2 2 2 21 1 1 2 2 2

Sine of angle is given as: sinθa b a b b c b c c a c a

a b c a b c

  

b) When vector equations of two lines are given:

Consider vector equations of  lines  1L  and  2L  as  1 1 1r a b

 and  2 2 2r a b

  respectively. 

Then, the acute angle  θ  between the two lines is given by the relation 

1 2

1 2

.cosθ

b b

b b

c) When Cartesian equations of two lines are given:   Consider the lines  1L  and  2L in Cartesian form as,  

1 1 1 2 2 21 2

1 1 1 2 2 2

L : , L :x x y y z z x x y y z z

a b c a b c

  Then the acute angle  θ  between the lines  1L  and  2L  can be obtained by, 

     1 2 1 2 1 2

2 2 2 2 2 21 1 1 2 2 2

cosθa a b b c c

a b c a b c

For two perpendicular lines: 1 2 1 2 1 2 0a a b b c c ; 1 2 1 2 1 2 0l l m m n n .

For two parallel lines: 1 1 1

2 2 2

a b c

a b c ; 1 1 1

2 2 2

l m n

l m n .

09. Shortest Distance between two Lines:

If two lines are  in  the  same plane i.e.  they are coplanar,  they will  intersect each other  if  they are non-parallel. Hence shortest distance between them is zero. If the lines are parallel then the shortest distance between  them will  be  the perpendicular  distance between  the  lines  i.e.  the  length of  the perpendicular  drawn  from  a  point  on  one  line  onto  the  other  line.  Adding  to  this  discussion,  in space, there are lines which are neither intersecting nor parallel. In fact, such pair of lines are non-coplanar and are called the skew lines. 

Skew lines: Two straight lines in space which are neither parallel nor intersecting are  known  as   the skew lines. They lie in different planes and are non-coplanar. 

Shortest Distance:  There  exists  unique  line  perpendicular  to  each  of  the  skew  lines  1L   and 

  2L , this line is known as line of shortest distance (S.D.). 

 a) Shortest distance between two Skew lines: When lines are in vector form:

 Consider  the two  skew lines  1 1 1r a b

 and  2 2 2r a b

. Assume that A and B are  two 

points on the lines  1L  and  2L  with position vectors  1a

 and  2a

  respectively. Let  us assume 

that the Shortest Distance between the two lines is  PQ d . See Fig.6. 

Page 22: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [21] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

Now  PQ  is perpendicular  to both  the lines  1L  and  2L . That means  PQ

  is perpendicular  to 

both  1b

  and  2b

. But  we know  that  1 2b b

  is  perpendicular  to  both  1b

  and  2b

.  So  we can 

deduce that   PQ

 is in the direction of  1 2b b

Let the unit vector in the direction of  1 2b b

 is  n .  

So,    1 2

1 2

ˆb b

nb b

 

  ˆPQ PQ. n

 

  1 2

1 2

PQ PQb b

b b

 

The shortest distance PQ is basically the projection of AB

on  PQ

  ˆ. . PQ AB.i e , n

 

Then the S.D. between them is given as follow, 

1 2 2 1

1 2

.PQ

b b a ad

b b

When the lines are in Cartesian form: Consider the two skew lines as,

1 1 1 2 2 21 2

1 1 1 2 2 2

L : , L :x x y y z z x x y y z z

a b c a b c

.

Then the S.D. between them is given as follow 

   

2 1 2 1 2 1

1 1 1

2 2 2

2 2 2

1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1

x x y y z z

a b c

a b cd

a b a b b c b c c a c a

.

 b) Shortest distance between two parallel lines:

If the lines are parallel then they are coplanar i.e. they lie in the same plane.

Consider the two parallel lines as  1 1L : r a b

 and  2 2L : r a b

. Assume that A and B 

are  two  points  on  the  lines  1L   and  2L   with  position  vectors  1a

  and  2a

  respectively.  Also 

assume that  the lines  are parallel  to  b

. Let  AB

 makes angle  θ  with  the line  1L . So the angle 

between the  AB

 and b

 will be  θ . See Fig.7.        Draw  1BP L . Now  BP  represents the perpendicular distance between  1L  and  2L . 

  In  APB , we have  BP = ABsin θ ...( )i  

  Now consider    ˆAB AB sin( θ)b b n

 

    ˆAB AB sin θ [ 1b b n

 

    AB AB sinθb b

 

    AB BP [ ( )b b By using i

 

Page 23: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [22] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

   AB

BPb

b

  Assume that the Shortest Distance between the two lines is  BP d . 

    Then the S.D. between them is given as follow, 

2 1b a ad

b

  Note that the S.D. between two parallel lines in the Cartesian form can be obtained by simply

replacing 2 1 2 1 2 1 2 1ˆˆ ˆ( ) ( ) ( )a a x x i y y j z z k

  and  ˆˆ ˆb ai bj ck

  in the

expression obtained above for the Vector form.

 

Important Terms, Definitions & Formulae

01. Plane and its equation: A plane is a  surface  such that  if any two points are  taken on it,  the line  segment  joining them lies completely on the surface. Plane is symbolized by the Greek letter  . 

a) Equation of plane in Normal unit vector form:

Consider a plane at distance d from the origin such that  ON

 is the normal from the origin to 

plane and  n  is a unit vector   along  ON

.  Then  ˆON dn

  if  ON d .  Consider  r

  be  the 

position vector of any arbitrary point  P , ,x y z  on the plane. See Fig.8. 

Vector form of the equation of plane: Since P lies on the plane so  NP

 is perpendicular to 

the vector  ON

. That implies  NP.ON 0

 

      ˆ ˆ. 0r dn dn

 

      ˆ ˆ. 0 [ 0r dn n d

 

      ˆ ˆ ˆ. . 0r n dn n

 

      ˆ.r n d

            ˆ ˆ[ . 1n n  

This is the vector equation of the plane.

Cartesian form of the equation of plane: If  , ,l m n  are d.c.’s of the normal  n  to the given 

plane. Then by using  ˆ.r n d

 we get, 

      .ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆx y z l m ni j k i j k d  

    lx my nz d . 

This is the Cartesian equation of the plane.

Also if  , ,a b c  are the d.r.’s of the normal  n  to the plane then, the Cartesian equation of

plane becomes ax by cz d . 

   b) Equation of plane Perpendicular to a given vector and passing through a given point:

Assume that  the plane passes  through  a point  1 1 1A , ,x y z with the position vector  a

 and is 

perpendicular to the vector  m

 with d.r.’s as  A,B,C ˆˆ ˆA B Cm i j k

.    

Also  consider  P , ,x y z as  any  arbitrary  point  on  the  plane  with  position  vector  as  r

Consider the Fig.9. 

PLANE & ITS EQUATION IN VARIOUS FORMS  

Page 24: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [23] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

Vector form of the equation of plane: As  AP

 lies in the plane and  m

 is perpendicular to 

the plane. So  AP

 is perpendicular to  m

AP. 0m

 

. 0r a m

This is the Vector equation of the plane. 

The above obtained equation of plane can also be expressed as  . .r m a m

Cartesian form of the equation of plane: As  1 1 1ˆˆ ˆAP x x i y y j z z k

, so by 

using  . 0r a m

 we get,                 

    1 1 1ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ. A B C 0x x i y y j z z k i j k  

    1 1 1A B C 0x x y y z z . 

This is the Cartesian equation of the plane.  

c)  Equation of plane passing through three non- collinear points:

Assume  that  the  plane  contains  three  non-  collinear  points  1 1 1R , ,x y z ,  2 2 2S , ,x y z   and 

3 3 3T , ,x y z  with  the position vectors as  a

,  b

 and  c

  respectively. Let  P , ,x y z  be any 

arbitrary point in the plane whose position vector is  r

.     

Vector form of the equation of plane:  As  RS

  and  RT

  are  in  the  plane,  so 

RS RT m

( )say will be perpendicular to the plane containing the points R, S and T. Also  

  since  r

 is position vector of P which lies in the plane, therefore  RP m

. See Fig.10. 

  RP. 0m

 

        . RS RT 0 [ RS RTr a m

 

. 0r a b a c a

This is the Vector equation of the plane. 

Cartesian form of the equation of plane:

    The position vector of  RP

 ,  RS

 and  RT

 is given as, 

     

1 1 1 1 1 1

2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 2 1

3 3 3 1 1 1 3 1 3 1 3 1

ˆ ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆRP

ˆ ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆRS

ˆ ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆRT

xi yj zk x i y j z k x x i y y j z z k

x i y j z k x i y j z k x x i y y j z z k

x i y j z k x i y j z k x x i y y j z z k

 

  Substituting these in the above obtained vector equation of plane, we get 

     

1 1 1

2 1 2 1 2 1

3 1 3 1 3 1

0

x x y y z z

x x y y z z

x x y y z z

  This is the Cartesian equation of the plane.  

d) Intercept form of the equation of plane: Consider  the equation of plane  A B C D 0,x y z D 0  and the plane makes  intercepts 

, ,a b c  on  , ,x y z -axes respectively. This implies that the plane meets  , ,x y z -axes at  ,0,0a , 

0, ,0b ,  0,0,c  respectively. See Fig.11. 

Therefore, D

A. B.0 C.0 D 0 A ,a + + + = =a

 

Page 25: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [24] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

   D

A.0 B. C.0 D 0 B+ b + + = =b

 and 

   D

A.0 B.0 C. D 0 C+ + c + = =c

Substituting these values in  A B C D 0,x y z , we get  1x y z

a b c . 

This is the equation of plane in intercept form. 

NOTE  

Equation of XY-plane : 0,

Equation of YZ-plane : 0,

Equation of ZX-plane : 0.

z

x

y

   

02. Equation of plane passing through the intersection of two given planes:

The  intersection  of  two  planes  say  1   and  2   is  always  a  straight  line.  For  instance,  we  can 

visualize the intersection of  xy - plane and  xz - plane to form x- axis. 

a) Vector equation of the plane: Consider  two planes  1 1 1: .r m d

 and  2 2 2: .r m d

. So  if 

h

 is the position vector of any arbitrary point on the line of intersection of  1  and  2  then, it 

must satisfy both the equations of planes i.e., 

        1 1.h m d

 and  2 2.h m d

 

      1 1. 0h m d

 and  2 2. 0h m d

.  

    Therefore for all  R (set of all real nos.) , we get 

        1 1 2 2. . 0h m d h m d

 

              1 2 1 2.h m m d d

 

  As  the  obtained  equation  is  of  the  form  .r m d

  (Note  that  in  .r m d

,  d  is  not  the 

perpendicular distance of plane  from the origin. Rather d  is perpendicular distance from the origin in  ˆ.r n d

.) 

So it represents a plane  3 (say). 

Hence, the required plane is:  1 2 1 2.r m m d d

This is the Vector equation of plane. 

b) Cartesian equation of the plane:

Assume  1 1 1 1ˆˆ ˆA B Cm i j k

,  2 2 2 2

ˆˆ ˆA B Cm i j k

 and  ˆˆ ˆr xi yj zk

Then by using  1 2 1 2.r m m d d

, we get  

    1 2 1 2 1 2 1 2A A B B C Cx y z d d  

i.e.,    1 1 1 1 2 2 2 2A B C A B C 0x y z d x y z d . 

This is the Cartesian equation of plane. (You can visualize the situation discussed here in the Fig.12)

03. Co- planarity of two Lines:

Assume the given lines are  1 1 1L : r a b

 and  2 2 2L : r a b

  such that  1L  passes  through 

1 1 1A , ,x y z   with  position  vector  1a

  and  is  parallel  to  1b

  with  d.r.’s  1 1 1, ,a b c .  Also  2L   passes 

through  2 2 2B , ,x y z  with position vector  2a

 and is parallel to  2b

 with the d.r.’s  2 2 2, ,a b c .  

a) Vector form of co- planarity of lines:

Page 26: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [25] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

We know  2 1AB a a

. Now the lines  1L  and  2L  are coplanar  iff  AB

  is perpendicular  to 

1 2b b

. That implies,   1 2AB. 0b b

    

    2 1 1 2. 0a a b b

b) Cartesian form of co- planarity of lines:

We  know  that  2 1 2 1 2 1ˆˆ ˆAB x x i y y j z z k

,  1 1 1 1

ˆˆ ˆb a i b j c k

  and 

2 2 2 2ˆˆ ˆb a i b j c k

.  So by using  2 1 1 2( ).( ) 0a a b b

, we get   

2 1 2 1 2 1

1 1 1

2 2 2

0

x x y y z z

a b c

a b c

  Note that only coplanar lines can intersect each other in the plane they exist. 

04. Angle between two planes:

The angle between two planes is the angle between their normals  1m

 and  2m

 (say). Therefore if  θ  

is the angle between the planes  1  and  2  then  o180 θ  is also the angle between the two planes. 

Though we shall be taking acute angle θ only as the angle between two planes.  Observe the Fig.13. 

a) Vector form for the angle between two planes:

Consider the planes  1 1 1: .r m d

 and  2 2 2: .r m d

.  If θ  is the angle between the normals 

to the plane drawn from some common point. Then,

      1 2

1 2

.cosθ

m m

m m

      [Using dot product of vectors

    1 1 2

1 2

.θ cos

m m

m m

b) Cartesian form for the angle between two planes: Assume  the  planes,  1 1 1 1A B C D 0x y z   and  2 2 2 2A B C D 0x y z   where 

1 1 1A , B , C  and  2 2 2A , B , C  are the d.r.’s of normals (to the planes)  1m

 and  2m

 respectively.

Then,  1 2 1 2 1 2

2 2 2 2 2 21 1 1 2 2 2

A A B B C Ccosθ

A B C A B C

+ +

+ + + +

   1 1 2 1 2 1 2

2 2 2 2 2 21 1 1 2 2 2

A A B B C Cθ cos

A B C A B C

+ +

+ + + +

For the parallel planes, we have: 1 1 1

2 2 2

A B C

A B C . 

For the perpendicular planes, we have: 1 2 1 2 1 2 0A A B B C C . 

 05. Distance of a point from a plane:

a) Vector form for the distance of a point from a plane:

Let  : .r m d

 be the plane and  1 1 1P , ,x y z  be the point with position vector  a

. Let PA be 

the length of perpendicular on the plane. See Fig.14. Since line PA passes through  P a

 and 

is parallel to the  m

 which is normal to the plane.  So the vector equation of the line PA is  ...( )r a m i

 

Page 27: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [26] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

Since A is point of intersection of line (i) and the given plane. So we have, 

      .a m m d

 

   2

.d a m

m

 

Putting the value of   in (i), we get the position vector of A given as follow, 

   2

.d a mr a m

m

 

  Since   PA OA OP

 

  PA r a

 

2

.PA

d a ma m a

m

 

2

.PA

d a mm

m

 

2

.PA PA

d a mm

m

 

2

.PA

d a mm

m

 

.. ., PA

d a mi e

m

 

Hence, length of the perpendicular  PA ( )p say from a point having position vector  a

 to the 

plane  .r m d

 is given by 

     .d a m

pm

b) Cartesian form for the distance of a point from a plane:   Let  A, B, C  be the d.r.’s  of  the 

normal  m

 to the given plane. So by using the relation .d a m

pm

 we can obtain,  

       1 1 1

2 2 2

A B C

A B C

x y z dp

  If d is the distance from the origin and l, m, n are the d.c.’s of the normal vector to the 

  plane through origin, then the coordinates of the foot of perpendicular is  , ,ld md nd . 

c)  Distance between two parallel palnes: Assume the two planes as,

1 1. i.e., A B C D 0r m d x y z

 and  2 2. i.e., A B C D 0r m d x y z

.  

Then the distance p (say) between them is given as

  (i) Vector form: 1 2d dp

m

(ii) Cartesian form: 1 2

2 2 2

D D

A B C

p . 

   06. Angle between a line and a plane:

Page 28: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [27] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

The angle between a line and a plane is complementary to the angle between the line and normal to 

the plane. Let  θ  is the angle between  b

 (which is parallel to the line) and normal  m

 of the plane. 

This implies that  90 θ  is the angle between the line  r a b

 and plane  .r m d

.  

Consider Fig.15. 

Now the angle between  b

and  m

, .

cosθb m

b m

     [By using dot product of vectors 

So the angle  ( )say between the line and plane is given as  90 θ  i.e., 

        sin sin 90 θ cosθ  

    i.e., .

sinb m

b m

     

   1 .

sinb m

b m

This is the angle between line and a plane. 

Page 29: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [28] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

u

Important Terms, Definitions & Formulae

01. Basics Of Probability: Let  S  and  E  be the sample space and an event in an experiment respectively. 

Then,  ENumber of favourable events

Probability =Total number of elementary events S

n

n . 

Also as   E S  

E Sn n n      

or 0 E Sn n  

E S0

S S S

n n

n n n      

0 P E 1 . 

Hence,  if  P E   denotes  the  probability  of  occurrence  of  an  event  E  then,  0 P E 1   and 

P E = 1 P E  such that  P E  denotes the probability of non-occurrence of the event E.

Note that P E can also be represented as P E .

02. Mutually Exclusive or Disjoint Events: Two events A and B are  said to  be mutually exclusive if occurrence of one prevents the occurrence of the other. 

Consider an example of throwing a die. We have the sample spaces as,  S 1,2,3,4,5,6 .  

Suppose  A 5,6the event of occurence of a number greater than 4 , 

    B 1,3,5the event of occurence of an odd number  and 

    C 2,4,6the event of occurence of an even number .  

In  these  events,  the  events  B  and  C  are  mutually  exclusive  events  but  A  and  B  are  not  mutually exclusive events because they can occur together (when the number 5 comes up). Similarly A and C are not mutually exclusive events as they can also occur together (when the number 6 comes up). 

    If A and B are mutually exhaustive events then we always have,      

      P A B 0 As A Bn  

    P A B P A P B . 

    If A, B and C are mutually exhaustive events then we always have,  

    P A B C P A P B P C . 

03. Independent Events: Two  events  are  independent  if  the  occurrence  of  one  does not affect  the occurrence of the other. Consider an example of drawing two balls one by one with replacement from a bag containing 3 red and 2 black balls. Suppose  A the event of occurence of a red ball in first draw , 

    B the event of occurence of a black ball in the second draw . 

Then  3

P A5

,  2

P B5

Here probability of occurrence of event B is not affected by occurrence or non-occurrence of the event A. Hence event A and B are independent events. 

Probability Formulae For By OP Gupta [Indira Award Winner, +91-9650 350 480]

RECAPITULATION & CONDITIONAL PROBABILITY  

Page 30: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [29] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

But  if  the  two balls would  have been drawn  one by one without replacement,  then  the probability  of 

occurrence of  a black ball  in  second draw  when  a  red  ball  has  been drawn  in  first  draw 2

P B4

Also if a red ball is not drawn in the first draw, then the probability of occurrence of a black ball in the 

second draw 1

P B4

 (After a black ball is drawn there are only 4 balls left in the bag). In this case 

the event of drawing a red ball in the first draw and the event of drawing a black ball in the second draw are not independent. 

For independent events A and B, we always have  P A B P A .P B . 

For independent events A, B and C, we always have  P A B C P A .P B .P C . 

Also we have for independent events A and B,  P A B 1 P A .P B . 

Since for  independent events A and B we have  P A B P A .P B , so  the conditional

probability (discussed later in this chapter) of event A when B has already occurred is given as, 

P A B

P A|BP B

 

 

P A .P B

i.e., P A|BP B

    P A|B P A .

04. Exhaustive Events: Two or more events say A, B and C of an experiment are said to be exhaustive events if,   a) their union is the total sample space i.e.  A B C S    b) the events A, B and C are disjoint in pairs i.e.  A B ,  B C  and  C A .  

  c) P A P B P C 1 . 

Consider an example of throwing a die. We have  S 1,2,3,4,5,6 .  

Suppose  A 2,4,6the event of occurence of an even number , 

    B 1,3,5the event of occurence of an odd number  and 

    C 3,6the event of getting a number multiple of 3 .  

In these events, the events A and B are exhaustive events as  A B S  but the events A and C or the events B and C are not exhaustive events as  A C S  and similarly  B C S .

05. Conditional Probability: By the conditional probability we mean the probability of occurrence of event A when B has already occurred. You can note that in case of occurrence of event A when B has already occurred, the event B acts as the sample space and A B acts as the favourable event. The ‘conditional probability of occurrence of event A when B has already occurred’ is sometimes also called as probability of occurrence of event A w.r.t. B. 

P A BP A | B , B . . P B 0

P Bi e

    

P A B

P B | A , A . . P A 0P A

i e

 

P A BP A | B , P B 0

P B

       

P A B

P A | B , P B 0P B

 

P A BP A | B , P B 0

P B

        P A | B P A | B 1, B .

06. Useful formulae:

a) P A B P A P B P A B . . P A or B P A P B P A and Bi e

b) P(A B C) P(A) P(B) P(C) P(A B) P(B C) P(C A) P(A B C)  

c) P A B P only B P B A P B but not A P B P A B

Page 31: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [30] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

d) P A B P onlyA P A B P A but not B P A P A B

e) P A B P neither A nor B 1 P A B

Pictorial Description Of The Playing Cards:

!C , C C such that

! !n n n

r r n r

nn r

r n r

! .( 1).( 2)...5.4.3.2.1n n n n . Also,  0! 1 .

07. Events and Symbolic representations:

Verbal description of the event Equivalent set notation Event A  A  

Not A  A or A  

A or B (occurrence of atleast one of  A and B )  A B  or  A B  

A and B (simultaneous occurrence of both  A and B )  A B  or  A B  

A but not B  ( A occurs but B does not)  A B  or  A B  Neither A nor B  A B  At least one of A, B or C  A B C  All the three of A, B and C  A B C  

Important Terms, Definitions & Formulae

01. Bayes’ Theorem: If  1 2 3E , E , E ,..., En   are n  non-  empty  events constituting  a partition of  sample 

spaces  S  i.e.,  1 2 3E , E , E ,..., En   are  pair  wise  disjoint  and  1 2 3E E E ... E Sn   and  A  is  any 

event of non-zero probability then,    

1

P E .P A | EP E | A , 1,2,3,...,

P E .P A | E

i ii n

j jj

i n

 

For example, 

1 1

1

1 1 2 2 3 3

P E .P A | EP E |A

P E .P A | E P E .P A | E P E .P A | E

Bayes’ Theorem is also known as the formula for the probability of causes. 

If  1 2 3E , E , E ,..., En  form a partition of S and A be any event then, 

  1 1 2 2P A P E .P A | E P E .P A | E ... P E .P A | En n   

                      P(E A) P(E ).P(A|E )i i i  

SET OF 52 PLAYING CARDS Face Cards 

Suit Clubs (Black card) 

Diamonds (Red card) 

Hearts (Red card) 

Spades (Black card) 

TOTAL PROBABILITY & BAYES' THEOREM  

Page 32: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

MATHEMATICS – List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (+91-9650350480)

 Page - [31] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

The  probabilities  1 2P E , P E ,..., P En   which  are  known  before  the  experiment  takes 

  place are called priori probabilities and  P A | En  are called posteriori probabilities.

Important Terms, Definitions & Formulae

01. Bernoulli Trials: Trials  of  a  random  experiment  are  called  Bernoulli  trials,  if  they  satisfy  the following four conditions: 

a) The trials should be finite in numbers. b) The trials should be independent of each other. c) Each of the trial yields exactly two outcomes i.e. success or failure. d) The probability of success or the failure remains the same in each of the trial.

  02. Binomial Distribution: Let  E  be  an  event.  Let  p probability of success in one trial (i.e.,

occurrence of event E in one trial)  and,  1q p probability of failure in one trial (i.e.,non-

occurrence of event E in one trial). Let X = number of successes (i.e., number of times event E occurs in n trials). Then, Probability of X successes in n trials is given by the relation,  

P(X ) P( ) Cn r n rrr r p q  

where   0,1,2,3,...,r n ;  p probability of success in one trial and   1q p probability of failure

in one trial.       

  P(X )r  or  P( )r   is also called probability of occurrence of event E exactly r times in n

trials.

  Here !

C! ( )!

nr

n

r n r

  Note that  Cn r n rr p q

 is the  ( 1)thr  term in the binomial expansion of  n

q p . 

 0

.P( )n

r

Mean r r np

 

  22

0

. P( ) Meann

r

Variance r r npq

 

  Standard Deviation npq  

  , P( 1) P( )1

n r pRecurrence formula x r + r

r q

  A Binomial Distribution with  n  Bernoulli trials and probability of success in each trial as  p is 

  denoted by  B ,n p . Here  n  and  p  are known as the parameters of binomial distribution. 

  The  expression  P x r   or  P r   is  called  the  probability function of the binomial

distribution.

If an experiment is repeated n times under the similar conditions, we say that n trials of the experiment have been made.

The result  P(X ) P( ) Cn r n rrr r p q  can be used only when: 

(i) the probability of success in each trial is the same. (ii) each trial must surely result in either a success or a failure. 

BERNOULLI TRIALS & BINOMIAL DISTRIBUTION  

Page 33: JEE (Ad.) Roll No.2003111, CBSE Roll No.9111240 OP … Of Formulae By OP Gupta Page - [1]  u Standard Formulae Of Integrals: A. 1, 1 1 n xdx k nn x n B. 1 dx x klog x

List Of Formulae for Class XII By OP Gupta (Electronics & Communications Engineering)

 Page - [32] List Of Formulae By OP Gupta

 www.theOPGupta.WordPress.com

  

Important Terms, Definitions & Formulae 01. Random Variable: A random variable is a real valued function defined over the sample space of an experiment.  In  other  words,  a  random variable  is  a  real-valued  function whose domain  is  the  sample space of a random experiment. A random variable is usually denoted by upper case letters X, Y, Z etc. 

  Discrete random variable: It  is a random variable which can take only  finite or countably   infinite number of values.   Continuous random variable: It is a random variable which can take any value between two   given limits is called a continuous random variable. 

02. Probability Distribution Of A Random Variable: If the values of a random variable together with the corresponding probabilities are given, then this description is called a probability distribution of the random variable. 

   Mean or Expectation of a random variable 1

Pn

i ii

X x

Variance

2 2 2

1

( ) Pn

i ii

x

Standard Deviation Variance . 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hii, All! 

I hope this texture may have proved beneficial for you.  While  going  through  this  material,  if  you  noticed any  error(s)  or,  something  which doesn’t  make sense to you, please  bring it  in my notice  through SMS or Call at +91-9650 350 480 or Email at [email protected].  

With lots of Love & Blessings! 

- OP Gupta Electronics & Communications Engineering, Indira Award Winner www.theOPGupta.WordPress.com

Click on the following link to go for a pleasant surprise: http://theopgupta.wordpress.com/maths-rockers/ 

PROBABILITY DISTRIBUTION