समानता (गणित)

गणित में, समानता दो मात्राओं या अधिक सामान्य रूप से दो गणितीय अभिव्यक्तियों के बीच एक संबंध है, जो यह दावा करती है कि मात्राओं का समान मान है, या यह कि अभिव्यक्तियाँ एक ही गणितीय वस्तु का प्रतिनिधित्व करती हैं। $A$ और $B$ के बीच समानता को $A = B$ लिखा है , और $A$ का उच्चारण $B$ के बराबर होता है।.^[1] प्रतीक "=" को "बराबर चिह्न" कहा जाता है। दो वस्तुएँ जो समान नहीं हैं, भिन्न कहलाती हैं.

उदाहरण के लिए:

$x=y$ मतलब कि $x$ तथा $y$ एक ही वस्तु को निरूपित करें।^[2]
पहचान (गणित) $(x+1)^{2}=x^{2}+2x+1$ इसका मतलब है कि अगर $x$ कोई संख्या है, तो दो भावों का मान समान है। इसे यह कहते हुए भी समझा जा सकता है कि बराबर चिह्न के दो पक्ष एक ही कार्य (गणित) का प्रतिनिधित्व करते हैं।
$\{x\mid P(x)\}=\{x\mid Q(x)\}$ अगर और केवल अगर $P(x)\Leftrightarrow Q(x).$ यह अभिकथन, जो सेट-बिल्डर नोटेशन का उपयोग करता है, का अर्थ है कि यदि तत्व संपत्ति को संतुष्ट करते हैं $P(x)$ संतुष्ट करने वाले तत्वों के समान हैं $Q(x),$ तो सेट-बिल्डर नोटेशन के दो उपयोग एक ही सेट को परिभाषित करते हैं। इस संपत्ति को अक्सर दो सेटों के रूप में व्यक्त किया जाता है जिनमें समान तत्व समान होते हैं। यह समुच्चय सिद्धांत के सामान्य स्वयंसिद्धों में से एक है, जिसे विस्तार का स्वयंसिद्ध कहा जाता है।^[3]

व्युत्पत्ति

शब्द की व्युत्पत्ति लैटिन शब्द से हुई है:aequalis#Latin|aequālis (“बराबर”, “समान”, “तुलनीय”, “समान”) wikt से:aequus#Latin (“बराबर”, “स्तर”, “निष्पक्ष” ", "अभी-अभी")।

मूल गुण

Substitution property: For any quantities a and b and any expression F(x), if a = b, then F(a) = F(b) (provided that both sides are well-formed).
Some specific examples of this are:
- For any real numbers a, b, and c, if a = b, then a + c = b + c (here, F(x) is x + c);
- For any real numbers a, b, and c, if a = b, then a − c = b − c (here, F(x) is x − c);
- For any real numbers a, b, and c, if a = b, then ac = bc (here, F(x) is xc);
- For any real numbers a, b, and c, if a = b and c is not zero, then a/c = b/c (here, F(x) is x/c).
Reflexive property: For any quantity a, a = a.
Symmetric property: For any quantities a and b, if a = b, then b = a.
Transitive property: For any quantities a, b, and c, if a = b and b = c, then a = c.^[4]

ये अंतिम तीन गुण समानता को एक तुल्यता संबंध बनाते हैं। वे मूल रूप से प्राकृतिक संख्याओं के लिए पीआनो स्वयंसिद्धों में शामिल थे। हालांकि सममित और सकर्मक गुणों को अक्सर मौलिक के रूप में देखा जाता है, उन्हें प्रतिस्थापन और प्रतिवर्ती गुणों से घटाया जा सकता है।

विधेय के रूप में समानता

जब ए और बी पूरी तरह से निर्दिष्ट नहीं होते हैं या कुछ चर (गणित) पर निर्भर होते हैं, समानता एक प्रस्ताव (गणित) है, जो कुछ मूल्यों के लिए सही हो सकता है और अन्य मूल्यों के लिए गलत हो सकता है। समानता एक द्विआधारी संबंध है (यानी, एक दो-तर्क विधेय (गणितीय तर्क)) जो अपने तर्कों से एक सत्य मान (गलत या सत्य) उत्पन्न कर सकता है। कंप्यूटर प्रोग्रामिंग में, दो भावों से इसकी गणना को रिलेशनल ऑपरेटर के रूप में जाना जाता है।

पहचान

जब A और B को कुछ वेरिएबल्स के फ़ंक्शन (गणित) के रूप में देखा जा सकता है, तो A = B का मतलब है कि A और B एक ही फ़ंक्शन को परिभाषित करते हैं। कार्यों की ऐसी समानता को कभी-कभी एक पहचान (गणित) कहा जाता है। एक उदाहरण है $\left(x+1\right)\left(x+1\right)=x^{2}+2x+1.$ कभी-कभी, लेकिन हमेशा नहीं, एक ट्रिपल बार के साथ एक पहचान लिखी जाती है: $\left(x+1\right)\left(x+1\right)\equiv x^{2}+2x+1.$

समीकरण

एक समीकरण कुछ चरों के मान ज्ञात करने की समस्या है, जिसे कहा जाता है unknowns, जिसके लिए निर्दिष्ट समानता सत्य है। शब्द समीकरण भी एक समानता संबंध को संदर्भित कर सकता है जो केवल उन चरों के मूल्यों के लिए संतुष्ट होता है जिनमें रुचि होती है। उदाहरण के लिए, $x^{2}+y^{2}=1$ है equation यूनिट सर्कल का।

कोई मानक संकेतन नहीं है जो एक समीकरण को एक पहचान से अलग करता है, या समानता संबंध के अन्य उपयोग: किसी को अभिव्यक्ति के शब्दार्थ और संदर्भ से एक उपयुक्त व्याख्या का अनुमान लगाना पड़ता है। एक पहचान है asserted किसी दिए गए डोमेन में चर के सभी मानों के लिए सत्य होना। एक समीकरण का अर्थ कभी-कभी एक पहचान हो सकता है, लेकिन अधिक बार नहीं, यह specifies चर स्थान का एक उपसमुच्चय वह उपसमुच्चय है जहाँ समीकरण सत्य है।

अनुमानित समानता

कुछ गणितीय तर्क ऐसे हैं जिनमें समानता की कोई धारणा नहीं है। यह दो वास्तविक संख्याओं की समानता की अनिर्णीत समस्या को दर्शाता है, जो पूर्णांकों, मूल अंकगणितीय संक्रियाओं, लघुगणक और घातीय फलन से जुड़े सूत्रों द्वारा परिभाषित है। दूसरे शब्दों में, ऐसी समानता तय करने के लिए कोई एल्गोरिद्म मौजूद नहीं हो सकता।

द्विआधारी संबंध सन्निकटन (प्रतीक द्वारा निरूपित $\approx$ ) वास्तविक संख्याओं या अन्य चीजों के बीच, भले ही अधिक सटीक रूप से परिभाषित हो, सकर्मक नहीं है (चूंकि कई छोटे अंतर (गणित) कुछ बड़ा जोड़ सकते हैं)। हालाँकि, समानता लगभग हर जगह सकर्मक है।

परीक्षण के तहत एक संदिग्ध समानता को ≟ प्रतीक का उपयोग करके निरूपित किया जा सकता है।

तुल्यता, सर्वांगसमता और समरूपता से संबंध

एक संबंध के रूप में देखा गया, समानता एक समुच्चय पर एक तुल्यता संबंध की अधिक सामान्य अवधारणा का मूलरूप है: वे द्विआधारी संबंध जो प्रतिवर्त संबंध, सममित संबंध और सकर्मक संबंध हैं। पहचान संबंध एक तुल्यता संबंध है। विलोमतः, मान लीजिए कि R एक तुल्यता संबंध है, और इसे x से निरूपित करते हैं^R x का समतुल्य वर्ग, जिसमें सभी तत्व z शामिल हैं जैसे कि x R z। तब संबंध x R y समता x के तुल्य है^आर = और^{आर</सुप>. यह इस प्रकार है कि समानता किसी भी समुच्चय S पर इस अर्थ में सबसे अच्छा तुल्यता संबंध है कि यह ऐसा संबंध है जिसमें सबसे छोटा तुल्यता वर्ग है (प्रत्येक वर्ग को एक तत्व में घटाया जाता है)।}

कुछ संदर्भों में, समानता को तुल्यता संबंध या तुल्याकारिता से स्पष्ट रूप से अलग किया जाता है।^[5] उदाहरण के लिए, कोई भिन्न (गणित) को परिमेय संख्याओं से अलग कर सकता है, बाद वाला अंशों का तुल्यता वर्ग है: भिन्न $1/2$ तथा $2/4$ भिन्न के रूप में भिन्न हैं (प्रतीकों के विभिन्न तार के रूप में) लेकिन वे एक ही परिमेय संख्या (संख्या रेखा पर एक ही बिंदु) का प्रतिनिधित्व करते हैं। यह भेद भागफल समुच्चय की धारणा को जन्म देता है।

इसी तरह सेट्स

\{{\text{A}},{\text{B}},{\text{C}}\}

तथा

\{1,2,3\}

समान सेट नहीं हैं - पहले में अक्षर होते हैं, जबकि दूसरे में संख्याएँ होती हैं - लेकिन वे दोनों तीन तत्वों के सेट हैं और इस प्रकार आइसोमॉर्फिक हैं, जिसका अर्थ है कि उनके बीच एक आक्षेप है। उदाहरण के लिए

{\text{A}}\mapsto 1,{\text{B}}\mapsto 2,{\text{C}}\mapsto 3.

हालाँकि, समरूपता के अन्य विकल्प हैं, जैसे

{\text{A}}\mapsto 3,{\text{B}}\mapsto 2,{\text{C}}\mapsto 1,

और इन सेटों को इस तरह के विकल्प के बिना पहचाना नहीं जा सकता है - कोई भी बयान जो उन्हें पहचानता है पहचान की पसंद पर निर्भर करता है। यह अंतर, समरूपता #समानता के साथ संबंध, श्रेणी सिद्धांत में मूलभूत महत्व का है और श्रेणी सिद्धांत के विकास के लिए एक प्रेरणा है।

कुछ मामलों में, एक समान दो गणितीय वस्तुओं के रूप में विचार किया जा सकता है जो केवल गुणों और संरचना के लिए समकक्ष हैं। शब्द सर्वांगसमता संबंध (और संबंधित प्रतीक $\cong$ ) इस तरह की समानता के लिए अक्सर उपयोग किया जाता है, और इसे वस्तुओं के बीच समरूपता वर्गों के भागफल सेट के रूप में परिभाषित किया जाता है। उदाहरण के लिए, ज्यामिति में, दो ज्यामितीय आकृतियों को सर्वांगसमता (ज्यामिति) कहा जाता है, जब एक को दूसरे के साथ मेल खाने के लिए ले जाया जा सकता है, और समानता/सर्वांगसमता संबंध आकृतियों के बीच समरूपता का समरूपता वर्ग है। सेट के समरूपता के समान, गुणों और संरचना के साथ ऐसी गणितीय वस्तुओं के बीच समरूपता और समानता/अनुरूपता के बीच का अंतर श्रेणी सिद्धांत के विकास के साथ-साथ होमोटोपी प्रकार के सिद्धांत और असमान नींव के लिए एक प्रेरणा थी।

तार्किक परिभाषाएँ

लाइबनिट्स ने समानता की धारणा को इस प्रकार बताया:

किसी भी x और y को देखते हुए, x = y यदि और केवल यदि, कोई विधेय (गणित) P, P(x) यदि और केवल यदि P(y) दिया गया हो।

सेट सिद्धांत में समानता

सेट सिद्धांत में सेट की समानता को दो अलग-अलग तरीकों से अभिगृहीत किया जाता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि क्या स्वयंसिद्ध पहले-क्रम की भाषा पर समानता के साथ या बिना आधारित हैं।

=== समानता === के साथ प्रथम-क्रम तर्क के आधार पर समानता सेट करें समानता के साथ पहले क्रम के तर्क में, विस्तार का स्वयंसिद्ध बताता है कि दो सेट जिनमें समान तत्व होते हैं, वही सेट होते हैं।^[6]

तर्क सिद्धांत: x = y ⇒ ∀z, (z ∈ x ⇔ z ∈ y)
तर्क सिद्धांत: x = y ⇒ ∀z, (x ∈ z ⇔ y ∈ z)
सिद्धांत सिद्धांत सेट करें: (∀z, (z ∈ x ⇔ z ∈ y)) ⇒ x = y

पहले क्रम के तर्क में आधे काम को शामिल करना केवल सुविधा का विषय माना जा सकता है, जैसा कि लेवी ने नोट किया है।

हम प्रथम-क्रम विधेय कलन को समानता के साथ क्यों लेते हैं इसका कारण सुविधा का विषय है; इसके द्वारा हम समानता को परिभाषित करने और उसके सभी गुणों को सिद्ध करने के श्रम को बचाते हैं; यह बोझ अब तर्क द्वारा ग्रहण किया जाता है।^[7]

समानता के बिना प्रथम-क्रम तर्क के आधार पर समानता सेट करें

समानता के बिना पहले क्रम के तर्क में, दो सेटों को बराबर परिभाषित किया जाता है यदि उनमें समान तत्व होते हैं। तब विस्तार की अभिधारणा बताती है कि दो समान समुच्चय एक ही समुच्चय में समाहित हैं।^[8]

सेट सिद्धांत परिभाषा: x = y का अर्थ है ∀z, (z ∈ x ⇔ z ∈ y)
सेट थ्योरी एक्सिओम: x = y ⇒ ∀z, (x ∈ z ⇔ y ∈ z)

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