रेखीय समीकरण: Difference between revisions
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{{Short description|Equation that does not involve powers or products of variables}} | {{Short description|Equation that does not involve powers or products of variables}} | ||
[[File:Linear Function Graph.svg|thumb|300px|दो चरों में रैखिक समीकरणों के दो रेखांकन]] | [[File:Linear Function Graph.svg|thumb|300px|दो चरों में रैखिक समीकरणों के दो रेखांकन]] | ||
एक रेखीय समीकरण को <math>a_1x_1+\ldots+a_nx_n+b=0,</math> रूप मे प्रदर्शित किया जा सकता है, जहां <math>x_1,\ldots,x_n</math> चर (या अज्ञात) हैं तथा <math>b,a_1,\ldots,a_n</math> गुणांक हैं, जो | एक रेखीय समीकरण को <math>a_1x_1+\ldots+a_nx_n+b=0,</math> रूप मे प्रदर्शित किया जा सकता है, जहां <math>x_1,\ldots,x_n</math> चर (या अज्ञात) हैं तथा <math>b,a_1,\ldots,a_n</math> गुणांक हैं, जो प्रायः वास्तविक संख्याएं होती हैं। गुणांकों को समीकरण के [https://en.wikipedia.org/wiki/Parameter|'''पैरामीटर'''] ([[गणित]] में स्थिर राशी) और स्वेच्छाचारी (मनमाने) व्यंजक (अचर) हो सकते हैं। एक सार्थक समीकरण प्राप्त करने के लिए, सभी गुणांक <math>a_1, \ldots, a_n</math> का शून्य न होना आवश्यक है। | ||
वैकल्पिक रूप से, एक रैखिक समीकरण, एक रैखिक बहुपद को शून्य के बराबर करके प्राप्त किया जा सकता | वैकल्पिक रूप से, एक रैखिक समीकरण, एक [[बहुपद|रैखिक बहुपद]] को शून्य के बराबर करके प्राप्त किया जा सकता है। | ||
इस तरह के समीकरण के हल वे मान होते हैं, जो चर | इस तरह के समीकरण के हल वे मान होते हैं, जो चर के स्थान पर रखने पर समीकरण के दोनों पक्ष समतुल्य हो जाते है। | ||
केवल एक चर | केवल एक चर होने की स्थिति में, एक मात्र हल <math>a_1\ne 0</math> है। प्राय: रैखिक समीकरण शब्द इस विशेष स्थिति को परोक्ष रूप से संदर्भित करता है, जिसमें चर को प्रत्यक्षता से अज्ञात कहा जाता है। | ||
दो चरों की स्थिति में, प्रत्येक हल की व्याख्या यूक्लिडियन तल के एक बिंदु के | दो चरों की स्थिति में, प्रत्येक हल की व्याख्या यूक्लिडियन तल के एक बिंदु के [https://en.wikipedia.org/wiki/Cartesian_coordinate_system|'''कार्टेशियन निर्देशांक'''] के रूप में की जा सकती है, जो की यूक्लिडियन तल में एक रेखा बनाता हैं, और, इसके विपरीत, प्रत्येक रेखा को दो चरों के 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 मूल है।सामान्यतः, {{mvar|n}} चर के एक रैखिक समीकरण का हल {{mvar|n}} विमा के यूक्लिडियन क्षेत्र में एक ऊनविमसमतल (हाइपरप्लेन) ({{math|''n'' − 1}} विमा का एक सबस्पेस) बनाते हैं। | ||
आंशिक रूप से, रैखिक समीकरण | आंशिक रूप से, रैखिक समीकरण प्रायः सभी [[गणित]] और [[भौतिक विज्ञान|भौतिकी]] और इंजीनियरिंग में उनके अनुप्रयोगों में होते हैं, क्योंकि [[नॉनलाइनियर सिस्टम|अरेखीय तंत्र]] प्रायः रैखिक समीकरणों द्वारा अनुमानित होते हैं। | ||
यह आलेख वास्तविक संख्याओं के क्षेत्र से गुणांक वाले एकल समीकरण | यह आलेख वास्तविक संख्याओं के क्षेत्र से गुणांक वाले एकल समीकरण की स्थिति पर विचार करता है, जिसके लिए वास्तविक हल का अध्ययन किया जाता है। इसकी सभी सामग्री जटिल हलो पर लागू होती है, और सामान्यतः किसी भी क्षेत्र में गुणांक और हल वाले रैखिक समीकरणों के लिए। एक साथ कई रैखिक समीकरणों की स्थिति में, रैखिक समीकरणों की प्रणाली देखें। | ||
== एक चर == | == एक चर == | ||
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===ज्यामितीय व्याख्या === | ===ज्यामितीय व्याख्या === | ||
एक रैखिक समीकरण का प्रत्येक हल (x, y) | [[File:x is a.svg|thumb|Vertical line of equation {{math|1=''x'' = ''a''}}]] | ||
[[File:y is b.svg|thumb|Horizontal line of equation {{math|1=''y'' = ''b''}}]] | |||
एक रैखिक समीकरण का प्रत्येक हल (x, y), | |||
<math>ax+by+c=0 </math> | <math>ax+by+c=0 </math> | ||
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। | [[द्वि-आयामी यूक्लिडियन स्थान|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 <math>x=-\frac ca,</math> 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 <math>y=-\frac cb</math> की एक क्षैतिज रेखा होती है। | |||
=== एक रेखा का समीकरण === | === 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। | 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==== | ==== ढलान-अवरोधन रूप या ढाल-अवरोधन रूप ==== | ||
एक | एक अनूर्ध्वाधरत रेखा को इसके ढलान एम (m) और इसके y-अवरोधन को y<sub>0</sub> (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। | ||
:<math>y=mx+y_0.</math> | :<math>y=mx+y_0.</math> | ||
यदि | यदि रेखा ऊर्ध्वाधर तथा क्षैतिज नहीं है, तो इसे इसके ढलान तथा {{mvar|x}}-अवरोधन को {{math|''x''{{sub|0}}}} द्वारा परिभाषित किया जा सकता है। इस स्थिति में, इसका समीकरण नीचे दिए गए रूप में प्रदर्शित जा सकता है। | ||
:<math>y=m(x-x_0),</math> | :<math>y=m(x-x_0),</math> | ||
या, समान रूप से, | या, समान रूप से, | ||
:<math>y=mx-mx_0.</math> | :<math>y=mx-mx_0.</math> | ||
ये रूप एक | ये रूप एक अनूर्ध्वाधरत रेखा को एक फलन के आरेख (ग्राफ) के रूप में मानने की आदत पर निर्भर करते हैं।<ref>{{harvnb|Larson|Hostetler|2007|loc=p. 25}}</ref> समीकरण द्वारा दी गई रेखा के लिए, | ||
:<math>ax+by+c = 0,</math> | :<math>ax+by+c = 0,</math> | ||
इन रूपों को संबंधों से आसानी से निकाला जा सकता | इन रूपों को संबंधों से आसानी से निकाला जा सकता है। | ||
:<math>\begin{align} | :<math>\begin{align} | ||
m&=-\frac ab,\\ | m&=-\frac ab,\\ | ||
| Line 69: | Line 78: | ||
y_0&=-\frac cb. | y_0&=-\frac cb. | ||
\end{align}</math> | \end{align}</math> | ||
==== बिंदु-ढलान रूप या बिंदु-ढाल रूप ==== | ==== बिंदु-ढलान रूप या बिंदु-ढाल रूप ==== | ||
एक | एक अनूर्ध्वाधरत रेखा को इसके ढलान एम ({{mvar|m}}) तथा रेखा पर किसी बिंदु निर्देशांक <math>x_1, y_1</math> द्वारा परिभाषित किया जा सकता है। इस स्थिति में, रेखा का एक रैखिक समीकरण, | ||
:<math>y=y_1 + m(x-x_1),</math> | :<math>y=y_1 + m(x-x_1),</math> | ||
या | या | ||
:<math>y=mx +y_1-mx_1.</math> | :<math>y=mx +y_1-mx_1.</math> | ||
किन्हीं दो बिंदुओं के निर्देशांकों से एक रेखा की ढलान की गणना की जा सकती है, अत: समीकरण नीचे दिए गए रूप में प्रदर्शित जा सकता है। | |||
:<math>y-y_1=m(x-x_1)</math> | :<math>y-y_1=m(x-x_1)</math> | ||
==== अवरोधन रूप ==== | |||
एक रेखा जो किसी अक्ष के समानांतर नहीं है तथा मूल बिंदु से नहीं गुजरती है, जो अक्षो को दो अलग-अलग बिंदुओं में काटती है। इन दो बिंदुओं के अवरोधन मान {{math|''x''{{sub|0}}}} तथा y<sub>0</sub> में से अशून्य हैं, तथा रेखा का समीकरण<ref name=WilsonTracey>{{harvnb|Wilson|Tracey|1925|loc=pp. 52-53}}</ref> | |||
<math>\frac{x}{x_0} + \frac{y}{y_0} = 1.</math> | |||
(इस समीकरण द्वारा {{math|''x''{{sub|0}}}} तथा y<sub>0</sub> को अवरोधन मान के रूप में सत्यापित करना आसान है।) | |||
( | |||
====दो सूत्री रूप==== | ====दो सूत्री रूप==== | ||
दो अलग-अलग बिंदुओं | दो अलग-अलग बिंदुओं {{math|(''x''{{sub|1}}, यू{{sub|1}})}} तथा (x{{sub|2}}, यू{{sub|2}}) से होकर गुजरने वाली एक रेखा, जिसके रैखिक समीकरण को लिखने के कई तरीके हैं। | ||
यदि {{math|''x''{{sub|1}} एक्स{{sub|2}}}}, रेखा का ढलान | यदि {{math|''x''{{sub|1}} एक्स{{sub|2}}}}, रेखा का ढलान <math>\frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}.</math> है, अत: | ||
<math>y - y_1 = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} (x - x_1).</math> एक बिंदु-ढलान रूप है।<ref name="WilsonTracey" /> | |||
सरल करने पर, | |||
:<math> (x_2 - x_1)(y - y_1) - (y_2 - y_1)(x - x_1)=0,</math> | :<math> (x_2 - x_1)(y - y_1) - (y_2 - y_1)(x - x_1)=0,</math> | ||
जो तब भी मान्य है जब {{math|1=''x''{{sub|1}} = एक्स{{sub|2}}}} ( | जो तब भी मान्य है जब {{math|1=''x''{{sub|1}} = एक्स{{sub|2}}}} (यदि दोनों बिंदु समीकरण को संतुष्ट करते हैं)। | ||
यह रूप दिए गए दो बिंदुओं में सममित नहीं है, लेकिन | यह रूप दिए गए दो बिंदुओं में सममित नहीं है, लेकिन स्थिरांक पदों को फिर से समूहित करके एक सममित रूप प्राप्त किया जा सकता है। | ||
:<math>(y_1-y_2)x + (x_2-x_1)y + (x_1y_2 - x_2y_1) =0</math> | :<math>(y_1-y_2)x + (x_2-x_1)y + (x_1y_2 - x_2y_1) =0</math> | ||
(दो बिंदुओं के | (दो बिंदुओं के विनियम से समीकरण के बाईं ओर का चिन्ह बदल जाता है)। | ||
==== निर्धारक रूप ==== | ==== निर्धारक रूप ==== | ||
एक रेखा के समीकरण के दो-बिंदु रूप को केवल एक सारणिक के रूप में व्यक्त | एक रेखा के समीकरण के दो-बिंदु रूप को केवल एक सारणिक के रूप में व्यक्त करने के दो सामान्य तरीके हैं। | ||
समीकरण <math> (x_2 - x_1)(y - y_1) - (y_2 - y_1)(x - x_1)=0</math> | समीकरण <math> (x_2 - x_1)(y - y_1) - (y_2 - y_1)(x - x_1)=0</math>, सारणिक कि पहली पंक्ति के प्रति विस्तार द्वार प्राप्त किया जा सकता है। | ||
:<math>\begin{vmatrix}x-x_1&y-y_1\\x_2-x_1&y_2-y_1\end{vmatrix}=0.</math> | :<math>\begin{vmatrix}x-x_1&y-y_1\\x_2-x_1&y_2-y_1\end{vmatrix}=0.</math> | ||
समीकरण <math> (y_1-y_2)x + (x_2-x_1)y + (x_1y_2 - x_2y_1)=0</math> | समीकरण <math> (y_1-y_2)x + (x_2-x_1)y + (x_1y_2 - x_2y_1)=0</math>, सारणिक कि पहली पंक्ति के प्रति विस्तार द्वार प्राप्त किया जा सकता है। | ||
:<math>\begin{vmatrix} | :<math>\begin{vmatrix} | ||
x&y&1\\ | x&y&1\\ | ||
| Line 107: | Line 131: | ||
x_2&y_2&1 | x_2&y_2&1 | ||
\end{vmatrix}=0.</math> | \end{vmatrix}=0.</math> | ||
इस रूप में {{math|''n'' – 1}} विमा के स्थान में {{mvar|n}} बिंदुओं से गुजरने वाले एक ऊनविमसमतल (हाइपरप्लेन) के अधिक सामान्य समीकरण कि विशेष स्थिति होने का लाभ होता है। ये समीकरण प्रक्षेप्य स्थान में बिंदुओं की रैखिक निर्भरता की स्थिति पर निर्भर करते हैं। | |||
== दो से अधिक चर == | == दो से अधिक चर == | ||
दो से अधिक चरों वाले एक रैखिक समीकरण को | दो से अधिक चरों वाले एक रैखिक समीकरण को नीचे दिए गए रूप में प्रदर्शित जा सकता है। | ||
:<math>a_1 x_1 + a_2 x_2 + \cdots + a_n x_n + b=0.</math> | :<math>a_1 x_1 + a_2 x_2 + \cdots + a_n x_n + b=0.</math> | ||
गुणांक {{mvar|b}} | गुणांक {{mvar|b}} स्थिरांक पद (कभी-कभी पुरानी किताबों में निरपेक्ष पद<ref>{{cite book |title=An Elementary Course in Theory of Equations |author1=Charles Hiram Chapman |edition= |publisher=J. Wiley & sons |year=1892 |isbn= |page=17 |url=https://books.google.com/books?id=2PQGAAAAYAAJ}} [https://books.google.com/books?id=2PQGAAAAYAAJ&pg=PA17 पृष्ठ 17 का उद्धरण]</ref><ref>{{cite book |title=Numbers Universalized: An Advanced Algebra |author1=David Martin Sensenig |edition= |publisher=American Book Company |year=1890 |isbn= |page=113 |url=https://books.google.com/books?id=TvMGAAAAYAAJ}} [https://books.google.be/books?id=TvMGAAAAYAAJ&pg=PA113 पृष्ठ 113 का उद्धरण]</ref>) होता है, जिसे प्राय: {{math|''a''{{sub|0}}}} से निरूपित किया जाता है। संदर्भ के आधार पर, गुणांक शब्द को i > 0 के साथ {{math|''a''{{sub|''i''}}}} के लिए निर्धारित किया जा सकता है। | ||
<math>n=3</math>चर से सम्बन्धित, अनुक्रमित चर के बजाय <math>x,\; y</math> तथा <math>z</math> उपयोग करना सामान्य है। | |||
ऐसे समीकरण का | ऐसे समीकरण का हल {{mvar|n}}-टपल्स जैसे कि टपल के प्रत्येक तत्व को संबंधित चर के लिए प्रतिस्थापित करने पर समीकरण एक वास्तविक समतुल्यता में बदल जाता है। | ||
एक समीकरण के अर्थपूर्ण होने के लिए, कम से कम एक चर का गुणांक | एक समीकरण के अर्थपूर्ण होने के लिए, कम से कम एक चर का गुणांक अशून्य होना चाहिए। यदि प्रत्येक चर का गुणांक एक शून्य है, तो, जैसा कि एक चर के लिए उल्लेख किया गया है, समीकरण या तो असंगत ({{mvar|''b'' ≠ 0}} के लिए) जिनका कोई हल नहीं है, या सभी {{nowrap|{{mvar|n}}-टुपल्स}} हल हैं। | ||
{{mvar|n}}-टपल्स जो {{nowrap|{{mvar|n}} चर}} के एक रैखिक समीकरण के हल हैं, जो कि एक n-विमीय यूक्लिडियन स्पेस में एक (n - 1)-विमीय ऊनविमसमतल (हाइपरप्लेन) के बिंदुओं के कार्तीय निर्देशांक हैं (या सजातीय (एफ़िन) स्पेस, यदि गुणांक जटिल संख्याएं हैं या किसी क्षेत्र से संबंधित हैं)। तीन चर के मामले में, यह ऊनविमसमतल (हाइपरप्लेन) एक विमीय होता है। | |||
यदि | यदि a<sub>j</sub> ≠ 0 से एक रैखिक समीकरण दिया जाता है, तो समीकरण को {{math|''x''{{sub|''j''}}}} के लिए हल किया जा सकता है। | ||
:<math>x_j = -\frac b{a_j} -\sum_{i\in \{1,\ldots,n\}, i\ne j} \frac {a_i}{a_j}x_i .</math> | :<math>x_j = -\frac b{a_j} -\sum_{i\in \{1,\ldots,n\}, i\ne j} \frac {a_i}{a_j}x_i .</math> | ||
यदि गुणांक वास्तविक संख्याएं हैं, तो यह एक वास्तविक-मूल्यवान | यदि गुणांक वास्तविक संख्याएं हैं, तो यह {{mvar|n}} वास्तविक चर का एक वास्तविक-मूल्यवान फलन को परिभाषित करता है । | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
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== बाहरी संबंध == | == बाहरी संबंध == | ||
* {{springer|title=Linear equation|id=p/l059190}} | * {{springer|title=Linear equation|id=p/l059190}} | ||
{{Polynomials}} | |||
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