If $f(x)$ is differentiable function and $f(x)=x^2+\int\limits_0^x e^{-t}(x-t) d t$, then $f(-1)$ equals to
Answer & explanation
Correct answer: option 2
We have,
$f(x)=x^2+\int\limits_0^x e^{-t}(x-t) d t$ ......(i)
$\Rightarrow f(x)=x^2+\int\limits_0^x e^{-(x-t)} f(x-(x-t)) d t$
$\Rightarrow f(x)=x^2+\int\limits_0^x e^{-x} e^t f(t) d t$
$\Rightarrow f(x)=x^2+e^{-x} \int\limits_0^x e^t f(t) d t$
$\Rightarrow f'(x)=2 x+e^{-x}\left\{e^x f(x)\right\}-e^{-x} \int\limits_0^x e^t f(t) d t$
$\Rightarrow f'(x)=2 x+f(x)-\int\limits_0^x e^{-(x-t)} f(t) d t$
$\Rightarrow f'(x)=2 x+f(x)-\int\limits_0^x e^{-(x-(x-t))} f(x-t) d t$
$\Rightarrow f'(x)=2 x+f(x)-\int\limits_0^x e^{-t} f(x-t) d t$
$\Rightarrow f'(x)=2 x+f(x)+x^2-f(x)$ [Using (i)]
$\Rightarrow f'(x)=2 x+x^2$
$\Rightarrow f(x)=x^2+\frac{x^3}{3}+C$ ....(ii)
From (i), we obtain $f(0)=0$.
Puting $x=0$, in (ii), we obtain $C=0$
∴ $f(x)=x^2+\frac{x^3}{3}$
$\Rightarrow f(-1)=1-\frac{1}{3}=\frac{2}{3}$