ऑप्टिक समीकरण: Difference between revisions
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[[File:optic_equation_integer_solutions.svg|thumb|300px | [[File:optic_equation_integer_solutions.svg|thumb|300px| ऑप्टिक समीकरण के पूर्णांक समाधान {{sfrac|''a''}} + {{sfrac|''b''}} = {{sfrac|''c''}} के लिये {{nowrap|1 ≤ ''a,b'' ≤ 99}}. वृत्त में संख्या c है। में [{{filepath:optic_equation_integer_solutions.svg}} S वी जी दस्तावेज़,] इसका समाधान देखने के लिए एक वृत्त पर माउस ले जायें।]] | ||
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[[संख्या सिद्धांत]] में, ऑप्टिक समीकरण एक समीकरण है जिसके लिए दो धनात्मक [[पूर्णांक]] | [[संख्या सिद्धांत]] में, ऑप्टिक समीकरण एक समीकरण है जिसके लिए दो धनात्मक [[पूर्णांक|पूर्णांकों]] ए और बी के गुणक व्युत्क्रमों के योग की आवश्यकता होती है, जो तीसरे धनात्मक पूर्णांक सी के व्युत्क्रम के बराबर होता है:<ref name=Dickson>Dickson, L. E., ''History of the Theory of Numbers, Volume II: Diophantine Analysis'', Chelsea Publ. Co., 1952, pp. 688–691.</ref> | ||
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एबीसी द्वारा दोनों पक्षों को गुणा करने से पता चलता है कि ऑप्टिक समीकरण एक डायोफैंटिन समीकरण (एकाधिक पूर्णांक चर में एक [[बहुपद समीकरण]]) के बराबर है। | एबीसी द्वारा दोनों पक्षों को गुणा करने से पता चलता है कि ऑप्टिक समीकरण एक डायोफैंटिन समीकरण (एकाधिक पूर्णांक चर में एक [[बहुपद समीकरण]]) के बराबर है। | ||
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पूर्णांक ए, बी, सी में सभी समाधान सकारात्मक पूर्णांक पैरामीटर एम, एन, के द्वारा दिए गए हैं<ref name=Dickson/> | पूर्णांक ए, बी, सी में सभी समाधान सकारात्मक पूर्णांक प्राचल निरूपक(पैरामीटर) एम, एन, के द्वारा दिए गए हैं<ref name=Dickson/> | ||
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[[File:inverse_pythagorean_theorem.svg|thumb|व्युत्क्रम पायथागॉरियन प्रमेय (लाल) में वर्गों के साथ ऑप्टिक समीकरण प्रकट होता है]]ऑप्टिक समीकरण, अनुमति देता है लेकिन पूर्णांक समाधानों की आवश्यकता नहीं है, [[ज्यामिति]] में कई संदर्भों में प्रकट होता है। | [[File:inverse_pythagorean_theorem.svg|thumb|व्युत्क्रम पायथागॉरियन प्रमेय (लाल) में वर्गों के साथ ऑप्टिक समीकरण प्रकट होता है]]ऑप्टिक समीकरण, अनुमति देता है लेकिन पूर्णांक समाधानों की आवश्यकता नहीं होती है, यह [[ज्यामिति]] में कई संदर्भों में प्रकट होता है। | ||
एक द्विकेन्द्रीय चतुर्भुज में अंतःत्रिज्या | एक द्विकेन्द्रीय चतुर्भुज में अंतःत्रिज्या आर, परित्रिज्या आर, और अंत:केन्द्र और परिकेन्द्र के बीच की दूरी एक्स, फस प्रमेय से संबंधित हैं इसके अनुसार | ||
:<math>\frac{1}{(R-x)^2}+\frac{1}{(R+x)^2}=\frac{1}{r^2},</math> | :<math>\frac{1}{(R-x)^2}+\frac{1}{(R+x)^2}=\frac{1}{r^2},</math> | ||
और शीर्ष | और शीर्ष ए, बी, सी, डी से केंद्र आई की दूरी अंतःत्रिज्या से संबंधित है | ||
:<math>\frac{1}{IA^2}+\frac{1}{IC^2}=\frac{1}{IB^2}+\frac{1}{ID^2}=\frac{1}{r^2}.</math> | :<math>\frac{1}{IA^2}+\frac{1}{IC^2}=\frac{1}{IB^2}+\frac{1}{ID^2}=\frac{1}{r^2}.</math> | ||
[[File:CrossedLadders.svg|thumb|right|पार की हुई सीढ़ियाँ। <math>\tfrac{1}{h}=\tfrac{1}{A}+\tfrac{1}{B}.</math> ]] | [[File:CrossedLadders.svg|thumb|right|पार की हुई सीढ़ियाँ। <math>\tfrac{1}{h}=\tfrac{1}{A}+\tfrac{1}{B}.</math> ]]क्रास्ड लैडर समस्या में,<ref>Gardner, M. ''Mathematical Circus: More Puzzles, Games, Paradoxes and Other Mathematical Entertainments from Scientific American''. New York: Knopf, 1979, pp. 62–64.</ref> ऊर्ध्वाधर दीवारों के तल पर बंधी हुई दो सीढ़ियाँ ऊँचाई एच पर पार करती हैं और ए और बी की ऊँचाई पर विपरीत दीवारों के विरुद्ध झुकती हैं। हमारे पास <math>\tfrac{1}{h}=\tfrac{1}{A}+\tfrac{1}{B}.</math>है, इसके अलावा, यदि दीवारें झुकी हुई हैं और तीनों माप दीवारों के समानांतर बनाए गए हैं, तो सूत्र की पकड़ जारी रहती है। | ||
मान लीजिए | मान लीजिए पी एक समबाहु त्रिभुज एबीसी के [[परिवृत्त]] पर, लघु [[चाप (ज्यामिति)]] एबी पर एक बिंदु है। मान लीजिए ए, पी से ए की दूरी है और बी, पी से बी की दूरी है। पी और दूर शीर्ष सी से गुजरने वाली रेखा पर, मान लीजिए कि पी से त्रिभुज की भुजा एबी की दूरी है। फिर<ref name=Posamentier>Posamentier, Alfred S., and Salkind, Charles T., ''Challenging Problems in Geometry'', Dover Publ., 1996.</ref>{{rp|पी. 172}} | ||
एक [[समलम्ब]] में, दो समानांतर भुजाओं के समानांतर एक खंड बनाएं, जो विकर्णों के | |||
विशेष स्थिति जिसमें वे पूर्णांक जिनके व्युत्क्रमों को लिया गया है, [[वर्ग संख्या]]एँ होनी चाहिए, समकोण त्रिभुजों के संदर्भ में दो तरह से प्रकट होती हैं। सबसे पहले, पैरों से ऊँचाई के वर्गों के व्युत्क्रम का योग (समरूप रूप से, स्वयं पैरों के वर्गों का) कर्ण से ऊँचाई के वर्ग के व्युत्क्रम के बराबर होता है। यह मानता है कि संख्याएँ पूर्णांक हैं या नहीं; एक सूत्र है (कर्ण से पूर्णांक ऊंचाई के साथ पूर्णांक त्रिकोण | <math>\tfrac{1}{a}+\tfrac{1}{b}=\tfrac{1}{c}.</math> | ||
एक [[समलम्ब]] में, दो समानांतर भुजाओं के समानांतर एक खंड बनाएं, जो विकर्णों के प्रतिच्छेदन से होकर गुजरे और गैर-समानांतर पक्षों पर अंत बिंदु हों। फिर अगर हम समानांतर भुजाओं की लंबाई को ए और बी के रूप में निरूपित करते हैं और विकर्ण प्रतिच्छेदन के माध्यम से खंड की आधी लंबाई को सी के रूप में निरूपित करते हैं, तो ए और बी के व्युत्क्रम का योग सी के व्युत्क्रम के बराबर होता है।<ref>''GoGeometry'', [http://www.gogeometry.com/problem/p747-trapezoid-diagonal-parallel-similarity-harmonic-mean-high-school-college.htm], Accessed 2012-07-08.</ref> | |||
विशेष स्थिति जिसमें वे पूर्णांक जिनके व्युत्क्रमों को लिया गया है, [[वर्ग संख्या]]एँ होनी चाहिए, समकोण त्रिभुजों के संदर्भ में दो तरह से प्रकट होती हैं। सबसे पहले, पैरों से ऊँचाई के वर्गों के व्युत्क्रम का योग (समरूप रूप से, स्वयं पैरों के वर्गों का) कर्ण से ऊँचाई के वर्ग के व्युत्क्रम के बराबर होता है। यह मानता है कि संख्याएँ पूर्णांक हैं या नहीं; एक सूत्र है (कर्ण से पूर्णांक ऊंचाई के साथ पूर्णांक त्रिकोण पायथागॉरियन त्रिकोण देखें) जो सभी पूर्णांक स्थितियों को उत्पन्न करता है।<ref>{{citation | |||
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| volume = 92}}</ref> दूसरा, एक समकोण त्रिभुज में भी दो | | volume = 92}}</ref> दूसरा, एक समकोण त्रिभुज में भी दो अंकित वर्गों में से एक की भुजा के व्युत्क्रम के वर्ग का योग और कर्ण के वर्ग के व्युत्क्रम का योग दूसरे अंकित वर्ग की भुजा के व्युत्क्रम के वर्ग के बराबर होता है। | ||
एक [[सातकोणक]] | एक [[सातकोणक|सप्तकोणीय]] त्रिभुज के पक्ष, जो नियमित सप्तभुज के साथ अपने कोने साझा करते हैं, और ऑप्टिक समीकरण को संतुष्ट करते हैं। | ||
== अन्य | == अन्य रूप == | ||
=== पतला लेंस समीकरण === | === पतला लेंस समीकरण === | ||
[[File:Lens3.svg|thumb|पतले लेंस समीकरण में दूरियाँ]]नगण्य मोटाई और | [[File:Lens3.svg|thumb|पतले लेंस समीकरण में दूरियाँ]]नगण्य मोटाई और केन्द्रीय लंबाई एफ(f) के लेंस के लिए, लेंस से किसी वस्तु की दूरी, एस<sub>1</sub>, और लेंस से इसकी छवि तक, एस<sub>2</sub> तक की दूरी, पतले लेंस सूत्र द्वारा संबंधित होती है:: | ||
:<math>\frac{1}{S_1}+\frac{1}{S_2}=\frac{1}{f} </math> . | :<math>\frac{1}{S_1}+\frac{1}{S_2}=\frac{1}{f} </math> . | ||
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विद्युत परिपथ या इलेक्ट्रॉनिक परिपथ के घटकों को एक श्रृंखला और समानांतर परिपथ विन्यास कहा जाता है, जिसमें जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, कुल विद्युत प्रतिरोध मान R<sub>t</sub>प्रतिरोध R वाले दो प्रतिरोधों के<sub>1</sub> और आर<sub>2</sub> समानांतर में जुड़ा हुआ ऑप्टिक समीकरण का अनुसरण करता है: | |||
विद्युत परिपथ या इलेक्ट्रॉनिक परिपथ के घटकों को एक श्रृंखला और समानांतर परिपथ विन्यास कहा जाता है, जिसमें इसे जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, कुल विद्युत प्रतिरोध मान R<sub>t</sub>प्रतिरोध आर(R) वाले दो प्रतिरोधों के<sub>1</sub> और आर<sub>2</sub> समानांतर में जुड़ा हुआ ऑप्टिक समीकरण का अनुसरण करता है: | |||
:<math>\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} = \frac{1}{R_t} </math> . | :<math>\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} = \frac{1}{R_t} </math> . | ||
इसी प्रकार, | इसी प्रकार, समानांतर में जुड़े अधिष्ठापन ''एल''<sub>1</sub> और ''एल<sub>2</sub>'' के साथ दो प्रेरकों का कुल अधिष्ठापन ''एल<sub>t</sub>'' द्वारा दिया गया है: | ||
:<math>\frac{1}{L_1} + \frac{1}{L_2} = \frac{1}{L_t} </math> | :<math>\frac{1}{L_1} + \frac{1}{L_2} = \frac{1}{L_t} </math> | ||
और | और श्रृंखला में जुड़े धारिता सी<sub>1</sub> और सी<sub>2</sub> के साथ दो [[संधारित्र|संधारित्रों]] की कुल धारिता सी<sub>t</sub> इस प्रकार है: | ||
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===कागज मोड़ना=== | ===कागज मोड़ना=== | ||
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== फर्मेट के अंतिम प्रमेय से संबंध == | == फर्मेट के अंतिम प्रमेय से संबंध == | ||
फर्मेट के अंतिम प्रमेय में कहा गया है कि दो पूर्णांकों का योग एक ही पूर्णांक शक्ति n के बराबर नहीं हो सकता है, यदि n > 2 है तो | फर्मेट के अंतिम प्रमेय में कहा गया है कि दो पूर्णांकों का योग एक ही पूर्णांक शक्ति (n) के बराबर नहीं हो सकता है, यदि n > 2 है तो घात एन तक बढ़ाए गए पूर्णांक के बराबर नहीं हो सकता है। इसका तात्पर्य है कि ऑप्टिक समीकरण के किसी भी समाधान में सभी तीन पूर्णांक [[पूर्ण शक्ति|पूर्ण घात]] के बराबर नहीं हैं समान घात n > 2. यदि <math>\tfrac{1}{x^n}+\tfrac{1}{y^n}=\tfrac{1}{z^n},</math> फिर से गुणा करना <math>(xyz)^n</math> देना होगा <math>(yz)^n+(xz)^n=(xy)^n, </math> जो फर्मेट के अंतिम प्रमेय द्वारा असंभव है। | ||
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Latest revision as of 17:32, 1 January 2023
संख्या सिद्धांत में, ऑप्टिक समीकरण एक समीकरण है जिसके लिए दो धनात्मक पूर्णांकों ए और बी के गुणक व्युत्क्रमों के योग की आवश्यकता होती है, जो तीसरे धनात्मक पूर्णांक सी के व्युत्क्रम के बराबर होता है:[1]
एबीसी द्वारा दोनों पक्षों को गुणा करने से पता चलता है कि ऑप्टिक समीकरण एक डायोफैंटिन समीकरण (एकाधिक पूर्णांक चर में एक बहुपद समीकरण) के बराबर है।
समाधान
पूर्णांक ए, बी, सी में सभी समाधान सकारात्मक पूर्णांक प्राचल निरूपक(पैरामीटर) एम, एन, के द्वारा दिए गए हैं[1]
जहाँ m और n सह अभाज्य पूर्णांक हैं।
ज्यामिति में प्रकटन
ऑप्टिक समीकरण, अनुमति देता है लेकिन पूर्णांक समाधानों की आवश्यकता नहीं होती है, यह ज्यामिति में कई संदर्भों में प्रकट होता है।
एक द्विकेन्द्रीय चतुर्भुज में अंतःत्रिज्या आर, परित्रिज्या आर, और अंत:केन्द्र और परिकेन्द्र के बीच की दूरी एक्स, फस प्रमेय से संबंधित हैं इसके अनुसार
और शीर्ष ए, बी, सी, डी से केंद्र आई की दूरी अंतःत्रिज्या से संबंधित है
क्रास्ड लैडर समस्या में,[2] ऊर्ध्वाधर दीवारों के तल पर बंधी हुई दो सीढ़ियाँ ऊँचाई एच पर पार करती हैं और ए और बी की ऊँचाई पर विपरीत दीवारों के विरुद्ध झुकती हैं। हमारे पास है, इसके अलावा, यदि दीवारें झुकी हुई हैं और तीनों माप दीवारों के समानांतर बनाए गए हैं, तो सूत्र की पकड़ जारी रहती है।
मान लीजिए पी एक समबाहु त्रिभुज एबीसी के परिवृत्त पर, लघु चाप (ज्यामिति) एबी पर एक बिंदु है। मान लीजिए ए, पी से ए की दूरी है और बी, पी से बी की दूरी है। पी और दूर शीर्ष सी से गुजरने वाली रेखा पर, मान लीजिए कि पी से त्रिभुज की भुजा एबी की दूरी है। फिर[3]: पी. 172
एक समलम्ब में, दो समानांतर भुजाओं के समानांतर एक खंड बनाएं, जो विकर्णों के प्रतिच्छेदन से होकर गुजरे और गैर-समानांतर पक्षों पर अंत बिंदु हों। फिर अगर हम समानांतर भुजाओं की लंबाई को ए और बी के रूप में निरूपित करते हैं और विकर्ण प्रतिच्छेदन के माध्यम से खंड की आधी लंबाई को सी के रूप में निरूपित करते हैं, तो ए और बी के व्युत्क्रम का योग सी के व्युत्क्रम के बराबर होता है।[4]
विशेष स्थिति जिसमें वे पूर्णांक जिनके व्युत्क्रमों को लिया गया है, वर्ग संख्याएँ होनी चाहिए, समकोण त्रिभुजों के संदर्भ में दो तरह से प्रकट होती हैं। सबसे पहले, पैरों से ऊँचाई के वर्गों के व्युत्क्रम का योग (समरूप रूप से, स्वयं पैरों के वर्गों का) कर्ण से ऊँचाई के वर्ग के व्युत्क्रम के बराबर होता है। यह मानता है कि संख्याएँ पूर्णांक हैं या नहीं; एक सूत्र है (कर्ण से पूर्णांक ऊंचाई के साथ पूर्णांक त्रिकोण पायथागॉरियन त्रिकोण देखें) जो सभी पूर्णांक स्थितियों को उत्पन्न करता है।[5][6] दूसरा, एक समकोण त्रिभुज में भी दो अंकित वर्गों में से एक की भुजा के व्युत्क्रम के वर्ग का योग और कर्ण के वर्ग के व्युत्क्रम का योग दूसरे अंकित वर्ग की भुजा के व्युत्क्रम के वर्ग के बराबर होता है।
एक सप्तकोणीय त्रिभुज के पक्ष, जो नियमित सप्तभुज के साथ अपने कोने साझा करते हैं, और ऑप्टिक समीकरण को संतुष्ट करते हैं।
अन्य रूप
पतला लेंस समीकरण
नगण्य मोटाई और केन्द्रीय लंबाई एफ(f) के लेंस के लिए, लेंस से किसी वस्तु की दूरी, एस1, और लेंस से इसकी छवि तक, एस2 तक की दूरी, पतले लेंस सूत्र द्वारा संबंधित होती है::
- .
विद्युत अभियांत्रिकी
विद्युत परिपथ या इलेक्ट्रॉनिक परिपथ के घटकों को एक श्रृंखला और समानांतर परिपथ विन्यास कहा जाता है, जिसमें इसे जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, कुल विद्युत प्रतिरोध मान Rtप्रतिरोध आर(R) वाले दो प्रतिरोधों के1 और आर2 समानांतर में जुड़ा हुआ ऑप्टिक समीकरण का अनुसरण करता है:
- .
इसी प्रकार, समानांतर में जुड़े अधिष्ठापन एल1 और एल2 के साथ दो प्रेरकों का कुल अधिष्ठापन एलt द्वारा दिया गया है:
और श्रृंखला में जुड़े धारिता सी1 और सी2 के साथ दो संधारित्रों की कुल धारिता सीt इस प्रकार है:
- .
कागज मोड़ना
क्रास्ड लैडर समस्या के ऑप्टिक समीकरण को आयताकार कागज को तीन बराबर भागों में मोड़ने पर लागू किया जा सकता है। एक तरफ (यहाँ दिखाया गया बायाँ हिस्सा) आंशिक रूप से आधे में मुड़ा हुआ है और एक निशान छोड़ने के लिए कोंचा गया है। इस निशान से एक विकर्ण के साथ एक विपरीत कोने तक एक रेखा का प्रतिच्छेदन नीचे के किनारे से ठीक एक तिहाई है। शीर्ष किनारे को फिर प्रतिच्छेदन से मिलने के लिए मोड़ा जा सकता है।[7]
हरात्मक माध्य
a और बb का हरात्मक माध्य है या 2सी। दूसरे शब्दों में सी, ए और बी का आधा हरात्मक माध्य है।
फर्मेट के अंतिम प्रमेय से संबंध
फर्मेट के अंतिम प्रमेय में कहा गया है कि दो पूर्णांकों का योग एक ही पूर्णांक शक्ति (n) के बराबर नहीं हो सकता है, यदि n > 2 है तो घात एन तक बढ़ाए गए पूर्णांक के बराबर नहीं हो सकता है। इसका तात्पर्य है कि ऑप्टिक समीकरण के किसी भी समाधान में सभी तीन पूर्णांक पूर्ण घात के बराबर नहीं हैं समान घात n > 2. यदि फिर से गुणा करना देना होगा जो फर्मेट के अंतिम प्रमेय द्वारा असंभव है।
यह भी देखें
- एर्दोस-स्ट्रॉस अनुमान, एक अलग डायोफैंटाइन समीकरण जिसमें पूर्णांकों के व्युत्क्रमों का योग शामिल है
- व्युत्क्रम का योग
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 Dickson, L. E., History of the Theory of Numbers, Volume II: Diophantine Analysis, Chelsea Publ. Co., 1952, pp. 688–691.
- ↑ Gardner, M. Mathematical Circus: More Puzzles, Games, Paradoxes and Other Mathematical Entertainments from Scientific American. New York: Knopf, 1979, pp. 62–64.
- ↑ Posamentier, Alfred S., and Salkind, Charles T., Challenging Problems in Geometry, Dover Publ., 1996.
- ↑ GoGeometry, [1], Accessed 2012-07-08.
- ↑ Voles, Roger (July 1999), "83.27 Integer solutions of ", The Mathematical Gazette, 83 (497): 269–271, doi:10.2307/3619056, JSTOR 3619056
- ↑ Richinick, Jennifer (July 2008), "92.48 The upside-down Pythagorean theorem", The Mathematical Gazette, 92 (524): 313–316, doi:10.1017/s0025557200183275, JSTOR 27821792
- ↑ Meyer, Daniel; Meyer, Jeanine; Meyer, Aviva (March 2000), "Teaching mathematical thinking through origami", Academic.Writing: Interdisciplinary Perspectives on Communication Across the Curriculum, 1 (9), doi:10.37514/awr-j.2000.1.9.41; see in particular section "Dividing into thirds"