रेखीय समीकरण

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दो चरों में रैखिक समीकरणों के दो रेखांकन

एक रेखीय समीकरण को $a_{1}x_{1}+\ldots +a_{n}x_{n}+b=0,$ रूप मे प्रदर्शित किया जा सकता है, जहां $x_{1},\ldots ,x_{n}$ चर (या अज्ञात) हैं तथा $b,a_{1},\ldots ,a_{n}$ गुणांक हैं, जो प्रयाः वास्तविक संख्याएं होती हैं। गुणांकों को समीकरण के पैरामीटर (गणित में स्थिर राशी) के रूप में माना जा सकता है, और स्वेच्छाचारी (मनमाने) व्यंजक (अचर) हो सकते हैं। एक सार्थक समीकरण प्राप्त करने के लिए, सभी गुणांक $a_{1},\ldots ,a_{n}$ का शून्य न होना आवश्यक है।

वैकल्पिक रूप से, एक रैखिक समीकरण, एक रैखिक बहुपद को शून्य के बराबर करके प्राप्त किया जा सकता है, जिससे गुणांक लिया जाता है।

इस तरह के समीकरण के हल वे मान होते हैं, जो चर (या अज्ञात) के स्थान पर रखने समीकरण के दोनों पक्षों की समानता को सत्य बनाते हैं।

केवल एक चर (या अज्ञात) होने की स्थिति में, एक मात्र हल ($a_{1}\neq 0$) है। अक्सर, रैखिक समीकरण शब्द इस विशेष मामले को परोक्ष रूप से संदर्भित करता है, जिसमें चर को समझदारी से अज्ञात कहा जाता है।

दो चरों की स्थिति में, प्रत्येक हल की व्याख्या यूक्लिडियन तल के एक बिंदु के कार्तीय निर्देशांक के रूप में की जा सकती है। एक रैखिक समीकरण का हल यूक्लिडियन तल में एक रेखा बनाता हैं, और, इसके विपरीत, प्रत्येक रेखा को दो चरों में एक रैखिक समीकरण के सभी हलो के समुच्चय के रूप में देखा जा सकता है। इस प्रकार के समीकरणों का वर्णन करने के लिए यह रैखिक शब्द का मूल है। अधिक सामान्यतः, n चर में एक रैखिक समीकरण के हल n विमा के यूक्लिडियन क्षेत्र में एक ऊनविमसमतल (हाइपरप्लेन) (n − 1 विमा का एक सबस्पेस) बनाते हैं।

आंशिक रूप से, रैखिक समीकरण प्रयाः सभी गणित और भौतिकी और इंजीनियरिंग में उनके अनुप्रयोगों में होते हैं, क्योंकि अरेखीय तंत्र प्रयाः रैखिक समीकरणों द्वारा अनुमानित होते हैं।

यह आलेख वास्तविक संख्याओं के क्षेत्र से गुणांक वाले एकल समीकरण के मामले पर विचार करता है, जिसके लिए वास्तविक हल का अध्ययन किया जाता है। इसकी सभी सामग्री जटिल हलो पर लागू होती है, और अधिक सामान्यतः, किसी भी क्षेत्र में गुणांक और हल वाले रैखिक समीकरणों के लिए। एक साथ कई रैखिक समीकरणों के मामले में, रैखिक समीकरणों की प्रणाली देखें।

एक चर

एक चर x का एक रैखिक समीकरण $ax+b=0,$ है, जहां a तथा b वास्तविक संख्याएं हैं।

$x=-{\frac {b}{a}}$, x के मूल तथा $a\neq 0$।

दो चर

दो चरों x तथा y का एक रैखिक समीकरण $ax+by+c=0,$ है, जहां a, b तथा c वास्तविक संख्याएँ इस प्रकार होती हैं कि $a^{2}+b^{2}\neq 0$।

इसके असीम रूप से कई संभावित हल हैं।

रैखिक फलन

यदि b ≠ 0, समीकरण

$ax+by+c=0$

x के प्रत्येक मान के लिए एकल चर y में एक रैखिक समीकरण है, जिसका y के लिए एक विशिष्ट हल दिया गया है।

$y=-{\frac {a}{b}}x-{\frac {c}{b}}.$

यह एक फलन को परिभाषित करता है। इस फलन का आरेख (ग्राफ) ढलान $-{\frac {a}{b}}$ तथा y-अवरोध $-{\frac {c}{b}}.$ वाली एक रेखा है, सामान्यतः वे फलन जिनका आरेख (ग्राफ) एक रेखा होती है, गणना के संदर्भ में रैखिक फलन कहलाते हैं। हालांकि, रैखिक बीजगणित में, एक रैखिक फलन एक ऐसा फलन होता है जो योग को योगखंड की छवियों के योग के लिए मैप करता है। अत: इस परिभाषा के लिए, उपरोक्त फलन केवल तभी रैखिक होता है जब c = 0 हो, अर्थात जब रेखा मूल बिंदु से होकर गुजरती है। अस्पष्टता से बचने के लिए, जिन फलन का आरेख (ग्राफ) एक स्वेच्छाचारी रेखा है, उन्हें सामान्यतः सजातीय फलन कहा जाता है।

ज्यामितीय व्याख्या

एक रैखिक समीकरण का प्रत्येक हल (x, y),

$ax+by+c=0$

यूक्लिडियन तल में एक बिंदु के कार्तीय निर्देशांक के रूप में देखा जा सकता है। इस व्याख्या के साथ, समीकरण के सभी हल एक रेखा बनाते हैं, बशर्ते कि a और b दोनों शून्य न हों। इसके विपरीत, प्रत्येक रेखा एक रैखिक समीकरण के सभी हलों का समुच्चय है।

वाक्यांश "रैखिक समीकरण" रेखाओ और समीकरणों के बीच इस संवाद में अपना मूल लेता है। दो चर के एक रैखिक समीकरण का हल एक रेखा बनाता है।

यदि b ≠ 0 है, तो रेखा x के फलन का आरेख (ग्राफ) है, जिसे पिछले भाग में परिभाषित किया गया है। यदि b = 0 है, तो रेखा समीकरण $x=-{\frac {c}{a}},$ की एक उर्ध्वाधर रेखा है (जो कि y अक्ष के समानांतर एक रेखा है), जो x के फलन का आरेख (ग्राफ) नहीं है।

इसी प्रकार, यदि a ≠ 0, रेखा y के एक फलन का आरेख (ग्राफ) है, और, यदि a = 0, तो समीकरण $y=-{\frac {c}{b}}$ की एक क्षैतिज रेखा होती है।

एक रेखा का समीकरण

एक रेखा को परिभाषित करने के कई तरीके हैं। निम्नलिखित उपखंडों में प्रत्येक स्थिति में रेखा का एक रैखिक समीकरण दिया गया है।

ढलान-अवरोधन रूप या ढाल-अवरोधन रूप

एक अनूर्ध्वाधरत रेखा को इसके ढलान एम (m) और इसके y-अवरोधन को y₀ (y-अक्ष के साथ इसके प्रतिच्छेदन का y निर्देशांक) द्वारा परिभाषित किया जा सकता है। इस स्थिति में इसका रैखिक समीकरण नीचे दिए गए रूप में प्रदर्शित जा सकता है।

बराबर की खड़ी रेखा

$y=mx+y_{0}.$

यदि रेखा ऊर्ध्वाधर तथा क्षैतिज नहीं है, तो इसे इसके ढलान तथा x-अवरोधन को x₀ द्वारा परिभाषित किया जा सकता है। इस स्थिति में, इसका समीकरण नीचे दिए गए रूप में प्रदर्शित जा सकता है।

$y=m(x-x_{0}),$

या, समान रूप से,

$y=mx-mx_{0}.$

ये रूप एक अनूर्ध्वाधरत रेखा को एक फलन के आरेख (ग्राफ) के रूप में मानने की आदत पर निर्भर करते हैं। समीकरण द्वारा दी गई रेखा के लिए,

$ax+by+c=0,$

इन रूपों को संबंधों से आसानी से निकाला जा सकता है।

$\begin{array}{rl}m& =-<!--\; -\; -->\frac{a}{b},\\ x_0& =-<!--\; -\; -->\frac{c}{a},\\ y_0& \end{array}$