समीकरण हल करना: Difference between revisions

From Vigyanwiki
(Created page with "{{short description|Finding values for variables that make an equation true}} {{one source|date=December 2009}} {{redirect|Solution (mathematics)|solutions of constraint satis...")
 
(text)
Line 4: Line 4:
{{Image frame|width=220|align=right|caption=The [[quadratic formula]], the symbolic solution of the [[quadratic equation]] {{math|1=''ax''<sup>2</sup> + ''bx'' + ''c'' = 0}}
{{Image frame|width=220|align=right|caption=The [[quadratic formula]], the symbolic solution of the [[quadratic equation]] {{math|1=''ax''<sup>2</sup> + ''bx'' + ''c'' = 0}}
|content=<math>\overset{}{\underset{}{ x=\frac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac} }{2a} } }</math>}}
|content=<math>\overset{}{\underset{}{ x=\frac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac} }{2a} } }</math>}}
[[Image:NewtonIteration Ani.gif|alt=Illustration of Newtonकी विधि|अंगूठे|न्यूटन-रैफसन विधि का उपयोग करके समीकरण को संख्यात्मक रूप से हल करने का एक उदाहरण {{math|1=''f''(''x'') = 0}}]]गणित में, एक [[समीकरण]] को हल करने के लिए इसका समाधान खोजना है, जो मान ([[संख्या]], फ़ंक्शन (गणित), [[सेट (गणित)]], आदि) हैं जो समीकरण द्वारा बताई गई शर्तों को पूरा करते हैं, जिसमें आम तौर पर दो [[अभिव्यक्ति (गणित)]] शामिल हैं। s बराबर के चिह्न से संबंधित है। समाधान खोजते समय, एक या अधिक [[चर (गणित)]] को ''अज्ञात'' के रूप में नामित किया जाता है। एक समाधान अज्ञात चरों के मानों का एक असाइनमेंट है जो समीकरण में समानता को सत्य बनाता है। दूसरे शब्दों में, एक समाधान एक मूल्य या मूल्यों का एक संग्रह है (प्रत्येक अज्ञात के लिए एक) जैसे, जब अज्ञात के लिए [[प्रतिस्थापन (बीजगणित)]], समीकरण एक [[समानता (गणित)]] बन जाता है।
[[Image:NewtonIteration Ani.gif|alt=Illustration of Newtonकी विधि|अंगूठे|न्यूटन-रैफसन विधि का उपयोग करके समीकरण को संख्यात्मक रूप से हल करने का एक उदाहरण {{math|1=''f''(''x'') = 0}}]]गणित में, किसी [[समीकरण]]को हल करना उसका हल खोजना है, जो ऐसे मान ([[संख्या|संख्याएँ]], फलन (गणित), [[सेट (गणित)|समुच्चय (गणित)]], आदि)हैं जो समीकरण द्वारा बताई गई शर्तों को पूरा करते हैं, जिसमें आम तौर पर समान चिह्न से संबंधित दो [[अभिव्यक्ति (गणित)]] शामिल होते हैं। समाधान खोजते समय, एक या अधिक [[चर (गणित)]]को अज्ञात के रूप में नामित किया जाता है। एक समाधान अज्ञात चरों के मानों का एक असाइनमेंट है जो समीकरण में समानता को सत्य बनाता है। दूसरे शब्दों में, एक समाधान एक मूल्य या मूल्यों का एक संग्रह है (प्रत्येक अज्ञात के लिए एक) जैसे कि, जब अज्ञात के लिए [[प्रतिस्थापन (बीजगणित)]]किया जाता है, तो समीकरण एक [[समानता (गणित)]]जाता है। एक समीकरण के समाधान को अक्सर समीकरण की जड़ कहा जाता है, विशेष रूप से [[बहुपद समीकरण]] के लिए नहीं। किसी समीकरण के सभी हलों का समुच्चय उसका हल समुच्चय होता है।
किसी समीकरण के हल को अक्सर समीकरण का मूल कहा जाता है, विशेष रूप से लेकिन केवल [[बहुपद समीकरण]]ों के लिए नहीं। किसी समीकरण के सभी हलों का समुच्चय उसका हल समुच्चय होता है।


एक समीकरण को [[संख्यात्मक गणित]] या प्रतीकात्मक रूप से हल किया जा सकता है। किसी समीकरण को 'संख्यात्मक' रूप से हल करने का अर्थ है कि केवल संख्याओं को हल के रूप में स्वीकार किया जाता है। किसी समीकरण को 'प्रतीकात्मक' रूप से हल करने का अर्थ है कि भावों का उपयोग समाधानों को निरूपित करने के लिए किया जा सकता है।
एक समीकरण को [[संख्यात्मक गणित]]या प्रतीकात्मक रूप से हल किया जा सकता है। किसी समीकरण को संख्यात्मक रूप से हल करने का अर्थ है कि केवल संख्याओं को हल के रूप में स्वीकार किया जाता है। किसी समीकरण को सांकेतिक रूप से हल करने का अर्थ है कि व्यंजकों का उपयोग समाधानों को निरूपित करने के लिए किया जा सकता है।


उदाहरण के लिए, समीकरण {{math|1=''x'' + ''y'' = 2''x'' – 1}} अज्ञात के लिए हल किया जाता है {{mvar|x}} अभिव्यक्ति द्वारा {{math|1=''x'' = ''y'' + 1}}, क्योंकि प्रतिस्थापन {{math|''y'' + 1}} के लिए {{math|''x''}} समीकरण में परिणाम {{math|1=(''y'' + 1) + ''y'' = 2(''y'' + 1) – 1}}, सत्य कथन। चर लेना भी संभव है {{math|''y''}} अज्ञात होना, और फिर समीकरण द्वारा हल किया जाता है {{math|1=''y'' = ''x'' – 1}}. या {{math|''x''}} और {{math|''y''}} क्या दोनों को अज्ञात के रूप में माना जा सकता है, और फिर समीकरण के कई समाधान हैं; प्रतीकात्मक समाधान है {{math|1=(''x'', ''y'') = (''a'' + 1, ''a'')}}, जहां चर {{mvar|a}} कोई मूल्य ले सकता है। विशिष्ट संख्याओं के साथ एक सांकेतिक समाधान का दृष्टांत एक संख्यात्मक समाधान देता है; उदाहरण के लिए, {{math|1=''a'' = 0}} देता है {{math|1=(''x'', ''y'') = (1, 0)}} (वह है, {{math|1=''x'' = 1, ''y'' = 0}}), और {{math|1=''a'' = 1}} देता है {{math|1=(''x'', ''y'') = (2, 1)}}.
उदाहरण के लिए, समीकरण {{math|1=''x'' + ''y'' = 2''x'' – 1}}को अज्ञात {{mvar|x}} के लिए व्यंजक  {{math|1=''x'' = ''y'' + 1}} से हल किया जाता है, क्योंकि समीकरण में{{math|''x''}} के लिए {{math|''y'' + 1}} को प्रतिस्थापित करने पर {{math|1=(''y'' + 1) + ''y'' = 2(''y'' + 1) – 1}}परिणाम प्राप्त होते हैं एक सत्य कथन। चर {{math|''y''}} को अज्ञात के रूप में लेना भी संभव है, और फिर समीकरण को {{math|1=''y'' = ''x'' – 1}} द्वारा हल किया जाता है। या {{math|''x''}} और {{math|''y''}} दोनों को अज्ञात के रूप में माना जा सकता है, और फिर समीकरण के कई समाधान हैं; एक सांकेतिक हल है {{math|1=(''x'', ''y'') = (''a'' + 1, ''a'')}}, जहां चर {{mvar|a}} कोई भी मान ले सकता है। विशिष्ट संख्याओं के साथ एक सांकेतिक समाधान का दृष्टांत एक संख्यात्मक समाधान देता है; उदाहरण के लिए {{math|1=''a'' = 0}} देता है {{math|1=(''x'', ''y'') = (1, 0)}} (यानी, {{math|1=''x'' = 1, ''y'' = 0}}), और {{math|1=''a'' = 1}} देता है {{math|1=(''x'', ''y'') = (2, 1)}}


ज्ञात चर और अज्ञात चर के बीच अंतर आम तौर पर समस्या के बयान में समीकरण जैसे वाक्यांशों द्वारा किया जाता है {{mvar|x}} और {{mvar|y}}, या के लिए हल करें {{math|''x''}} और {{math|''y''}}, जो यहां अज्ञात को इंगित करते हैं {{math|''x''}} और {{math|''y''}}.
ज्ञात चर और अज्ञात चर के बीच अंतर आम तौर पर समस्या के बयान में {{mvar|x}} और {{mvar|y}}में एक समीकरण", या {{math|''x''}} और {{math|''y''}},के लिए हल" जैसे वाक्यांशों द्वारा किया जाता है, जो अज्ञात को इंगित करते हैं, यहाँ {{math|''x''}} और {{math|''y''}}। हालांकि, अज्ञात को निरूपित करने के लिए  {{mvar|x}}, {{mvar|y}}, {{mvar|z}}, ... को आरक्षित करना और ज्ञात चरों को निरूपित करने के लिए {{mvar|a}}, {{mvar|b}}, {{mvar|c}}, ... का उपयोग करना आम है, जिन्हें अक्सर [[पैरामीटर]] कहा जाता है। [[द्विघात समीकरण]] जैसे बहुपद समीकरणों पर विचार करते समय यह आमतौर पर मामला होता है। हालाँकि, कुछ समस्याओं के लिए, सभी चर या तो भूमिका ग्रहण कर सकते हैं।
हालाँकि, आरक्षित करना आम है {{mvar|x}}, {{mvar|y}}, {{mvar|z}}, ... अज्ञात को निरूपित करने के लिए, और उपयोग करने के लिए {{mvar|a}}, {{mvar|b}}, {{mvar|c}}, ... ज्ञात चरों को निरूपित करने के लिए, जिन्हें अक्सर [[पैरामीटर]] कहा जाता है। [[द्विघात समीकरण]] जैसे बहुपद समीकरणों पर विचार करते समय यह आमतौर पर मामला होता है। हालाँकि, कुछ समस्याओं के लिए, सभी चर या तो भूमिका ग्रहण कर सकते हैं।


संदर्भ के आधार पर, एक समीकरण को हल करने में या तो कोई भी समाधान (एकल समाधान खोजना पर्याप्त है), सभी समाधान, या एक समाधान जो आगे के गुणों को संतुष्ट करता है, जैसे किसी दिए गए [[अंतराल (गणित)]] से संबंधित हो सकता है। जब कार्य किसी मानदंड के तहत सबसे अच्छा समाधान खोजना है, तो यह एक [[अनुकूलन समस्या]] है। एक अनुकूलन समस्या को हल करने को आम तौर पर समीकरण हल करने के रूप में संदर्भित नहीं किया जाता है, क्योंकि, आम तौर पर, बेहतर समाधान खोजने के लिए हल करने के तरीके एक विशेष समाधान से शुरू होते हैं, और अंततः सर्वोत्तम समाधान खोजने तक प्रक्रिया को दोहराते हैं।
संदर्भ के आधार पर, एक समीकरण को हल करने में या तो कोई भी समाधान (एक समाधान खोजना पर्याप्त है), सभी समाधान, या एक समाधान जो आगे के गुणों को संतुष्ट करता है, जैसे किसी दिए गए[[अंतराल (गणित)]]से संबंधित हो सकता है। जब कार्य किसी मानदंड के तहत सबसे अच्छा समाधान खोजना है, तो यह एक [[अनुकूलन समस्या]] है। एक अनुकूलन समस्या को हल करने को आम तौर पर "समीकरण समाधान" के रूप में संदर्भित नहीं किया जाता है, आम तौर पर, बेहतर समाधान खोजने के लिए एक विशेष समाधान से हल करने के तरीके शुरू होते हैं, और अंततः सर्वोत्तम समाधान खोजने तक प्रक्रिया को दोहराते हैं।


== सिंहावलोकन ==
== सिंहावलोकन ==
समीकरण का एक सामान्य रूप है
समीकरण का एक सामान्य रूप है
:<math>f\left(x_1,\dots,x_n\right)=c,</math>
:<math>f\left(x_1,\dots,x_n\right)=c,</math>
कहां {{mvar|f}} एक कार्य (गणित) है, {{math|''x''<sub>1</sub>, ..., ''x''<sub>''n''</sub>}} अज्ञात हैं, और {{math|''c''}} एक स्थिरांक है। इसके समाधान [[उलटी छवि]] के तत्व हैं
जहाँ {{mvar|f}} एक फलन है,, {{math|''x''<sub>1</sub>, ..., ''x''<sub>''n''</sub>}} अज्ञात हैं, और {{math|''c''}} एक अचर है। इसके समाधान [[उलटी छवि]] के तत्व हैं
:<math>f^{-1}(c)=\bigl\{(a_1,\dots,a_n)\in D\mid f\left(a_1,\dots,a_n\right)=c\bigr\},</math>
:<math>f^{-1}(c)=\bigl\{(a_1,\dots,a_n)\in D\mid f\left(a_1,\dots,a_n\right)=c\bigr\},</math>
कहां {{math|''D''}} फ़ंक्शन के फ़ंक्शन का डोमेन है {{mvar|f}}. समाधान का समुच्चय रिक्त समुच्चय हो सकता है (कोई समाधान नहीं है), एक [[सिंगलटन (गणित)]] (बिल्कुल एक ही समाधान है), परिमित या अनंत (असीम रूप से कई समाधान हैं)।
जहाँ {{math|''D''}} फलन {{mvar|f}} का प्रांत है। समाधान का सेट खाली सेट हो सकता है (कोई समाधान नहीं है), [[सिंगलटन (गणित)]] (बिल्कुल एक समाधान है), परिमित या अनंत (असीम रूप से कई समाधान हैं)।


उदाहरण के लिए, एक समीकरण जैसे
उदाहरण के लिए, एक समीकरण जैसे
:<math>3x+2y=21z,</math>
:<math>3x+2y=21z,</math>
अज्ञात के साथ {{math|''x'', ''y''}} और {{math|''z''}}, घटाकर उपरोक्त रूप में रखा जा सकता है {{math|21''z''}} प्राप्त करने के लिए, समीकरण के दोनों पक्षों से
अज्ञात {{math|''x'', ''y''}} और {{math|''z''}}, के साथ, समीकरण के दोनों पक्षों से  {{math|21''z''}} घटाकर उपरोक्त रूप में रखा जा सकता है, प्राप्त करने के लिए
:<math>3x+2y-21z=0</math>
:<math>3x+2y-21z=0</math>
इस विशेष मामले में केवल एक समाधान नहीं है, बल्कि समाधानों का एक अनंत सेट है, जिसे [[बिल्डर नोटेशन सेट करें]] के रूप में लिखा जा सकता है
इस विशेष मामले में केवल एक समाधान नहीं है, बल्कि समाधानों का एक अनंत सेट है, जिसे सेट [[बिल्डर नोटेशन सेट करें|बिल्डर नोटेशन]]के रूप में लिखा जा सकता है
:<math>\bigl\{(x,y,z)\mid 3x+2y-21z=0\bigr\}.</math>
:<math>\bigl\{(x,y,z)\mid 3x+2y-21z=0\bigr\}.</math>
एक खास उपाय है {{math|1=''x'' = 0, ''y'' = 0, ''z'' = 0}}. दो और उपाय हैं {{math|1=''x'' = 3, ''y'' = 6, ''z'' = 1}}, और {{math|1=''x'' = 8, ''y'' = 9, ''z'' = 2}}. त्रि-आयामी अंतरिक्ष में एक अद्वितीय विमान (ज्यामिति) है जो इन निर्देशांकों के साथ तीन बिंदुओं से होकर गुजरता है, और यह विमान उन सभी बिंदुओं का समुच्चय है जिनके निर्देशांक समीकरण के समाधान हैं।
एक विशेष समाधान {{math|1=''x'' = 0, ''y'' = 0, ''z'' = 0}}है। दो अन्य समाधान {{math|1=''x'' = 3, ''y'' = 6, ''z'' = 1}}, और {{math|1=''x'' = 8, ''y'' = 9, ''z'' = 2}}.हैं। एक अनूठा विमान है त्रि-आयामी अंतरिक्ष में जो इन निर्देशांकों के साथ तीन बिंदुओं से होकर गुजरता है, और यह तल उन सभी बिंदुओं का समुच्चय है जिनके निर्देशांक समीकरण के समाधान हैं।


== समाधान सेट ==
== समाधान सेट ==
[[File:Ellipse in coordinate system with semi-axes labelled.svg|thumb|समीकरण का समाधान सेट {{math|1={{sfrac|''x''<sup>2</sup>|4}} + ''y''<sup>2</sup> = 1}} कार्टेशियन निर्देशांक जोड़े के एक सेट के रूप में व्याख्या किए जाने पर एक दीर्घवृत्त बनाता है।]]
[[File:Ellipse in coordinate system with semi-axes labelled.svg|thumb|समीकरण का समाधान सेट {{math|1={{sfrac|''x''<sup>2</sup>|4}} + ''y''<sup>2</sup> = 1}} कार्टेशियन निर्देशांक जोड़े के एक सेट के रूप में व्याख्या किए जाने पर एक दीर्घवृत्त बनाता है।]]
{{Main|Solution set}}
{{Main|Solution set}}
समीकरणों या [[असमानता (गणित)]] के दिए गए सेट का समाधान सेट इसके सभी समाधानों का सेट (गणित) है, एक समाधान मानों का एक [[टपल]] है, प्रत्येक [[अज्ञात (गणित)]] के लिए एक, जो सभी समीकरणों या असमानताओं को संतुष्ट करता है।
दिए गए समीकरणों या[[असमानता (गणित)|असमानताओं]] केसेट का समाधान सेट इसके सभी समाधानों का सेट है, एक समाधान मानों का एक [[टपल]] है, प्रत्येक [[अज्ञात (गणित)]]के लिए एक, जो सभी समीकरणों या असमानताओं को संतुष्ट करता है। यदि समाधान सेट खाली है, तो अज्ञात का कोई मान नहीं है जो एक साथ सभी समीकरणों और असमानताओं को संतुष्ट करता हो।
यदि समाधान सेट खाली है, तो अज्ञात का कोई मान नहीं है जो एक साथ सभी समीकरणों और असमानताओं को संतुष्ट करता हो।


एक साधारण उदाहरण के लिए, समीकरण पर विचार करें
एक साधारण उदाहरण के लिए, समीकरण पर विचार करें
:<math>x^2=2.</math>
:<math>x^2=2.</math>
इस समीकरण को [[डायोफैंटाइन समीकरण]] के रूप में देखा जा सकता है, यानी एक समीकरण जिसके लिए केवल [[पूर्णांक]] समाधान मांगे जाते हैं। इस मामले में, समाधान सेट खाली सेट है, क्योंकि 2 एक पूर्णांक का [[वर्ग (बीजगणित)]] नहीं है। हालाँकि, यदि कोई [[वास्तविक संख्या]] समाधान खोजता है, तो दो समाधान हैं, {{math|{{radic|2}}}}  और {{math|–{{radic|2}}}}; दूसरे शब्दों में, समाधान सेट है {{math|{{mset|{{radic|2}}, −{{radic|2}}}}}}.
इस समीकरण को [[डायोफैंटाइन समीकरण]]के रूप में देखा जा सकता है, यानी एक समीकरण जिसके लिए केवल [[पूर्णांक]]समाधान मांगे जाते हैं। इस मामले में, समाधान सेट खाली सेट है, क्योंकि 2 पूर्णांक का [[वर्ग (बीजगणित)]] हीं है। हालाँकि, यदि कोई [[वास्तविक संख्या]] समाधान खोजता है, तो दो समाधान हैं, {{math|{{radic|2}}}}  और {{math|–{{radic|2}}}}; दूसरे शब्दों में, हल सेट {{math|{{mset|{{radic|2}}, −{{radic|2}}}}}}है।


जब एक समीकरण में कई अज्ञात होते हैं, और जब किसी के पास समीकरणों से अधिक अज्ञात के साथ कई समीकरण होते हैं, तो समाधान सेट अक्सर अनंत होता है। इस स्थिति में, समाधानों को सूचीबद्ध नहीं किया जा सकता है। उनका प्रतिनिधित्व करने के लिए, एक [[पैरामीट्रिजेशन ([[ज्यामिति]])]] अक्सर उपयोगी होता है, जिसमें कुछ अज्ञात या सहायक चर के संदर्भ में समाधान व्यक्त करना शामिल होता है। यह तब संभव है जब सभी समीकरण रैखिक समीकरण हों।
जब एक समीकरण में कई अज्ञात होते हैं, और जब किसी के पास समीकरणों से अधिक अज्ञात के साथ कई समीकरण होते हैं, तो समाधान सेट अक्सर अनंत होता है। इस स्थिति में, समाधानों को सूचीबद्ध नहीं किया जा सकता है। उनका प्रतिनिधित्व करने के लिए, एक [[पैरामीट्रिजेशन ([[ज्यामिति]])]] अक्सर उपयोगी होता है, जिसमें कुछ अज्ञात या सहायक चर के संदर्भ में समाधान व्यक्त करना शामिल होता है। यह तभी संभव है जब सभी समीकरण रैखिक हों।


इस तरह के अनंत समाधान सेट स्वाभाविक रूप से [[रेखा (ज्यामिति)]], [[वक्र (ज्यामिति)]] (चित्र देखें), विमान (ज्यामिति), और अधिक सामान्यतः बीजगणितीय [[विविध]]ता या कई गुना जैसे ज्यामिति आकृतियों के रूप में व्याख्या किए जा सकते हैं। विशेष रूप से, [[बीजगणितीय ज्यामिति]] को [[बीजगणितीय समीकरण]]ों के समाधान सेट के अध्ययन के रूप में देखा जा सकता है।
इस तरह के अनंत समाधान सेटों को स्वाभाविक रूप से ज्यामितीय आकृतियों जैसे कि [[रेखा (ज्यामिति)]], [[वक्र (ज्यामिति)]] (चित्र देखें),समतल, और अधिक सामान्यतः बीजगणितीय [[विविध|किस्मों]]या कई गुना के रूप में व्याख्या किया जा सकता है। विशेष रूप से, [[बीजगणितीय ज्यामिति]] को [[बीजगणितीय समीकरण|बीजगणितीय समीकरणों]]के समाधान सेट के अध्ययन के रूप में देखा जा सकता है।


== समाधान के तरीके ==
== समाधान के तरीके ==
Line 49: Line 46:
समीकरणों को हल करने के तरीके आम तौर पर समीकरण के प्रकार, समीकरण में अभिव्यक्ति के प्रकार और अज्ञात द्वारा ग्रहण किए जा सकने वाले मानों के प्रकार पर निर्भर करते हैं। समीकरणों के प्रकारों में विविधता बड़ी है, और इसी तरह की विधियाँ भी हैं। नीचे केवल कुछ विशिष्ट प्रकारों का उल्लेख किया गया है।
समीकरणों को हल करने के तरीके आम तौर पर समीकरण के प्रकार, समीकरण में अभिव्यक्ति के प्रकार और अज्ञात द्वारा ग्रहण किए जा सकने वाले मानों के प्रकार पर निर्भर करते हैं। समीकरणों के प्रकारों में विविधता बड़ी है, और इसी तरह की विधियाँ भी हैं। नीचे केवल कुछ विशिष्ट प्रकारों का उल्लेख किया गया है।


सामान्य तौर पर, समीकरणों के एक वर्ग को देखते हुए, कोई ज्ञात व्यवस्थित विधि ([[कलन विधि]]) नहीं हो सकती है जो काम करने की गारंटी हो। यह गणितीय ज्ञान की कमी के कारण हो सकता है; सदियों के प्रयास के बाद ही कुछ समस्याओं का समाधान हुआ। लेकिन यह यह भी दर्शाता है कि, सामान्य तौर पर, ऐसी कोई विधि मौजूद नहीं हो सकती है: कुछ समस्याओं को एल्गोरिद्म द्वारा अघुलनशील समस्या के रूप में जाना जाता है, जैसे कि हिल्बर्ट की दसवीं समस्या, जो 1970 में अघुलनशील साबित हुई थी।
सामान्य तौर पर, समीकरणों के एक वर्ग को देखते हुए, कोई ज्ञात व्यवस्थित विधि ([[कलन विधि]]) नहीं हो सकती है जो काम करने की गारंटी हो। यह गणितीय ज्ञान की कमी के कारण हो सकता है; सदियों के प्रयास के बाद ही कुछ समस्याओं का समाधान हुआ। लेकिन यह यह भी दर्शाता है कि, सामान्य तौर पर, ऐसी कोई विधि मौजूद नहीं हो सकती है: कुछ समस्याओं को एल्गोरिथम द्वारा अघुलनशील माना जाता है, जैसे कि हिल्बर्ट की दसवीं समस्या, जो 1970 में अघुलनशील साबित हुई थी।


समीकरणों के कई वर्गों के लिए, उन्हें हल करने के लिए एल्गोरिदम पाए गए हैं, जिनमें से कुछ को कंप्यूटर बीजगणित प्रणालियों में लागू और शामिल किया गया है, लेकिन अक्सर पेंसिल और कागज की तुलना में अधिक परिष्कृत तकनीक की आवश्यकता नहीं होती है। कुछ अन्य मामलों में, [[अनुमानी]] तरीके ज्ञात हैं जो अक्सर सफल होते हैं लेकिन सफलता की ओर ले जाने की गारंटी नहीं होती है।
समीकरणों के कई वर्गों के लिए, उन्हें हल करने के लिए एल्गोरिदम पाए गए हैं, जिनमें से कुछ को कंप्यूटर बीजगणित प्रणालियों में लागू और शामिल किया गया है, लेकिन अक्सर पेंसिल और कागज की तुलना में अधिक परिष्कृत तकनीक की आवश्यकता नहीं होती है। कुछ अन्य मामलों में, [[अनुमानी]]तरीके ज्ञात हैं जो अक्सर सफल होते हैं लेकिन सफलता की ओर ले जाने की गारंटी नहीं होती है।


=== क्रूर बल, परीक्षण और त्रुटि, प्रेरित अनुमान ===
=== क्रूर बल, परीक्षण और त्रुटि, प्रेरित अनुमान ===
यदि किसी समीकरण का समाधान सेट एक सीमित सेट तक सीमित है (उदाहरण के लिए, [[मॉड्यूलर अंकगणित]] में समीकरणों के मामले में), या संभावनाओं की एक सीमित संख्या तक सीमित किया जा सकता है (जैसा कि कुछ डायोफैंटिन समीकरणों के मामले में है), तो समाधान सेट को [[क्रूर-बल खोज]] द्वारा पाया जा सकता है, अर्थात प्रत्येक संभावित मान ([[उम्मीदवार समाधान]]) का परीक्षण करके। यह मामला हो सकता है, हालांकि, विचार की जाने वाली संभावनाओं की संख्या, हालांकि परिमित, इतनी बड़ी है कि एक संपूर्ण खोज व्यावहारिक रूप से संभव नहीं है; यह वास्तव में, मजबूत [[कूटलेखन]] विधियों के लिए एक आवश्यकता है।
यदि किसी समीकरण का समाधान सेट एक सीमित सेट तक सीमित है (उदाहरण के लिए, मॉड्यूलर अंकगणित में समीकरणों के मामले में), या संभावनाओं की एक सीमित संख्या तक सीमित किया जा सकता है (जैसा कि कुछ डायोफैंटिन समीकरणों के मामले में है), तो समाधान सेट [[क्रूर-बल खोज|क्रूर-बल]]द्वारा पाया जा सकता है, अर्थात प्रत्येक संभावित मान ([[उम्मीदवार समाधान]])का परीक्षण करके। यह मामला हो सकता है, हालांकि, विचार की जाने वाली संभावनाओं की संख्या, हालांकि परिमित, इतनी बड़ी है कि एक संपूर्ण खोज व्यावहारिक रूप से संभव नहीं है; यह वास्तव में, मजबूत [[कूटलेखन]] विधियों के लिए एक आवश्यकता है।


जैसा कि सभी प्रकार की समस्या समाधान के साथ होता है, परीक्षण और त्रुटि कभी-कभी एक समाधान उत्पन्न कर सकते हैं, विशेष रूप से जहां समीकरण का रूप, या किसी ज्ञात समाधान के साथ किसी अन्य समीकरण से इसकी समानता, समाधान पर प्रेरित अनुमान लगा सकता है। यदि एक अनुमान, जब परीक्षण किया जाता है, एक समाधान होने में विफल रहता है, जिस तरह से यह विफल होता है, उस पर विचार करने से एक संशोधित अनुमान हो सकता है।
जैसा कि सभी प्रकार की समस्या समाधान के साथ होता है, परीक्षण और त्रुटि कभी-कभी एक समाधान उत्पन्न कर सकते हैं, विशेष रूप से जहां समीकरण का रूप, या किसी ज्ञात समाधान के साथ किसी अन्य समीकरण के साथ इसकी समानता, समाधान पर "प्रेरित अनुमान" का कारण बन सकता है। यदि एक अनुमान, जब परीक्षण किया जाता है, एक समाधान होने में विफल रहता है, जिस तरह से यह विफल होता है, उस पर विचार करने से एक संशोधित अनुमान हो सकता है।


=== प्रारंभिक बीजगणित ===
=== प्रारंभिक बीजगणित ===
एक वास्तविक मूल्यवान अज्ञात के रैखिक या सरल तर्कसंगत कार्यों से जुड़े समीकरण, कहते हैं {{mvar|x}}, जैसे कि
एक वास्तविक मूल्यवान अज्ञात के रैखिक या सरल तर्कसंगत कार्यों से जुड़े समीकरण, {{mvar|x}} कहते हैं, जैसे


:<math>8x+7=4x+35  \quad \text{or} \quad \frac{4x + 9}{3x + 4} = 2 \, ,</math>
:<math>8x+7=4x+35  \quad \text{or} \quad \frac{4x + 9}{3x + 4} = 2 \, ,</math>
Line 65: Line 62:


=== [[रैखिक समीकरणों की प्रणाली]] ===
=== [[रैखिक समीकरणों की प्रणाली]] ===
प्रारंभिक बीजगणित के तरीकों से इसी तरह रैखिक समीकरणों की छोटी प्रणाली को हल किया जा सकता है। बड़ी प्रणालियों को हल करने के लिए, एल्गोरिदम का उपयोग किया जाता है जो रैखिक बीजगणित पर आधारित होते हैं।
प्रारंभिक बीजगणित के तरीकों से इसी तरह रैखिक समीकरणों की छोटी प्रणालियों को हल किया जा सकता है। बड़ी प्रणालियों को हल करने के लिए, एल्गोरिदम का उपयोग किया जाता है जो रैखिक बीजगणित पर आधारित होते हैं।


=== बहुपद समीकरण ===
=== बहुपद समीकरण ===
Line 74: Line 71:
(तर्कसंगत मूल प्रमेय का उपयोग करके), और
(तर्कसंगत मूल प्रमेय का उपयोग करके), और
:<math>x^6 - 5x^3 + 6 = 0 \, ,</math>
:<math>x^6 - 5x^3 + 6 = 0 \, ,</math>
(प्रतिस्थापन का उपयोग करके {{math|''x'' {{=}} ''z''<sup>{{frac|1|3}}</sup>}}, जो इसे द्विघात समीकरण में सरल करता है {{mvar|z}}).
(प्रतिस्थापन {{math|''x'' {{=}} ''z''<sup>{{frac|1|3}}</sup>}},का उपयोग करके, जो इसे {{mvar|z}} में द्विघात समीकरण में सरल करता है)


=== [[डायोफैंटाइन समीकरण]] ===
=== [[डायोफैंटाइन समीकरण]] ===
डायोफैंटाइन समीकरणों में समाधान पूर्णांक होना आवश्यक है। जैसा ऊपर बताया गया है, कुछ मामलों में क्रूर बल दृष्टिकोण का उपयोग किया जा सकता है। कुछ अन्य मामलों में, विशेष रूप से यदि समीकरण एक अज्ञात में है, तो परिमेय संख्या-मूल्यवान अज्ञात के लिए समीकरण को हल करना संभव है (तर्कसंगत मूल प्रमेय देखें), और फिर समाधान सेट को पूर्णांक तक सीमित करके डायोफैंटाइन समीकरण का समाधान खोजें। -मूल्यवान समाधान। उदाहरण के लिए, बहुपद समीकरण
डायोफैंटाइन समीकरणों में समाधान पूर्णांक होना आवश्यक है। जैसा ऊपर बताया गया है, कुछ मामलों में क्रूर बल दृष्टिकोण का उपयोग किया जा सकता है। कुछ अन्य मामलों में, विशेष रूप से यदि समीकरण एक अज्ञात में है, तो तर्कसंगत-मूल्यवान अज्ञात के लिए समीकरण को हल करना संभव है (तर्कसंगत मूल प्रमेय देखें), और फिर समाधान सेट को पूर्णांक तक सीमित करके डायोफैंटाइन समीकरण का समाधान खोजें- मूल्यवान समाधान। उदाहरण के लिए, बहुपद समीकरण
:<math>2x^5-5x^4-x^3-7x^2+2x+3=0\,</math>
:<math>2x^5-5x^4-x^3-7x^2+2x+3=0\,</math>
तर्कसंगत समाधान के रूप में है {{math|''x'' {{=}} −{{sfrac|1|2}}}} और {{math|''x'' {{=}} 3}}, और इसलिए, डायोफैंटाइन समीकरण के रूप में देखा जाता है, इसका अनूठा समाधान है {{math|''x'' {{=}} 3}}.
परिमेय हल के रूप में {{math|''x'' {{=}} −{{sfrac|1|2}}}} और {{math|''x'' {{=}} 3}} हैऔर इसलिए, डायोफैंटाइन समीकरण के रूप में देखा गया, इसका अद्वितीय समाधान {{math|''x'' {{=}} 3}} है।


सामान्य तौर पर, हालांकि, डायोफैंटाइन समीकरण हल करने के लिए सबसे कठिन समीकरणों में से हैं।
सामान्य तौर पर, हालांकि, डायोफैंटाइन समीकरण हल करने के लिए सबसे कठिन समीकरणों में से हैं।
Line 85: Line 82:
=== उलटा कार्य ===
=== उलटा कार्य ===
{{See also|Inverse problem}}
{{See also|Inverse problem}}
एक चर के एक समारोह के साधारण मामले में, कहते हैं, {{math|''h''(''x'')}}, हम फॉर्म के समीकरण को हल कर सकते हैं {{math|''h''(''x'') {{=}} ''c''}} कुछ स्थिर के लिए {{mvar|c}} के व्युत्क्रम क्रिया के रूप में जाना जाता है पर विचार करके {{mvar|h}}.
एक चर के फलन के साधारण मामले में, मान लीजिए ''h''(''x''), , हम किसी स्थिरांक {{mvar|c}} के लिए {{math|''h''(''x'') {{=}} ''c''}}के रूप के एक समीकरण को हल कर सकते हैं, जिसे {{mvar|h}} के व्युत्क्रम फलन के रूप में जाना जाता है।


एक समारोह दिया {{math|''h'' : ''A'' → ''B''}}, उलटा कार्य, निरूपित {{math|''h''<sup>−1</sup>}} और के रूप में परिभाषित किया गया है {{math|''h''<sup>−1</sup> : ''B'' → ''A''}}, एक ऐसा कार्य है
फलन {{math|''h'' : ''A'' → ''B''}}, दिया है, व्युत्क्रम फलन  {{math|''h''<sup>−1</sup>}} को निरूपित करता है और {{math|''h''<sup>−1</sup> : ''B'' → ''A''}}, के रूप में परिभाषित किया गया है, यह एक ऐसा फलन है जो


:<math>h^{-1}\bigl(h(x)\bigr) = h\bigl(h^{-1}(x)\bigr) = x \,.</math>
:<math>h^{-1}\bigl(h(x)\bigr) = h\bigl(h^{-1}(x)\bigr) = x \,.</math>
अब, यदि हम व्युत्क्रम फलन को दोनों पक्षों पर लागू करते हैं {{math|''h''(''x'') {{=}} ''c''}}, कहां {{mvar|c}} में एक स्थिर मान है {{mvar|B}}, हमने प्राप्त किया
अब, यदि हम {{math|''h''(''x'') {{=}} ''c''}}, के दोनों पक्षों पर व्युत्क्रम फलन लागू करते हैं, जहाँ {{mvar|c}}{{mvar|B}} में एक स्थिर मान है, तो हम प्राप्त करते हैं


:<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
Line 96: Line 93:
x &= h^{-1}(c) \\
x &= h^{-1}(c) \\
\end{align}</math>
\end{align}</math>
और हमें समीकरण का हल मिल गया है। हालाँकि, फ़ंक्शन के आधार पर, व्युत्क्रम को परिभाषित करना मुश्किल हो सकता है, या सभी सेट पर फ़ंक्शन नहीं हो सकता है {{math|B}} (केवल कुछ सबसेट पर), और किसी बिंदु पर कई मान हैं।
और हमें समीकरण का हल मिल गया है। हालांकि, फ़ंक्शन के आधार पर, व्युत्क्रम को परिभाषित करना मुश्किल हो सकता है, या सभी सेट {{math|B}}(केवल कुछ सबसेट पर) पर फ़ंक्शन नहीं हो सकता है, और किसी बिंदु पर कई मान हो सकते हैं।


यदि पूर्ण समाधान सेट के बजाय केवल एक समाधान करेगा, तो यह वास्तव में केवल कार्यात्मक पहचान के लिए पर्याप्त है
यदि पूर्ण समाधान सेट के बजाय केवल एक समाधान करेगा, तो यह वास्तव में केवल कार्यात्मक पहचान के लिए पर्याप्त है


:<math>h\left(h^{-1}(x)\right) = x</math>
:<math>h\left(h^{-1}(x)\right) = x</math>
रखती है। उदाहरण के लिए, [[प्रक्षेपण (गणित)]] {{math|π<sub>1</sub> : '''R'''<sup>2</sup> → '''R'''}} द्वारा परिभाषित {{math|1=π<sub>1</sub>(''x'', ''y'') = ''x''}} इसका कोई उत्तर-प्रतिलोम नहीं है, लेकिन इसका एक पूर्व-प्रतिलोम है {{math|π{{su|b=1|p=−1}}}} द्वारा परिभाषित {{math|1=π{{su|b=1|p=−1}}(''x'') = (''x'', 0)}}. दरअसल, समीकरण {{math|π<sub>1</sub>(''x'', ''y'') {{=}} ''c''}} द्वारा हल किया जाता है
रखती है। उदाहरण के लिए, [[प्रक्षेपण (गणित)]] {{math|π<sub>1</sub> : '''R'''<sup>2</sup> → '''R'''}} को  {{math|1=π<sub>1</sub>(''x'', ''y'') = ''x''}} द्वारा परिभाषित किया गया है, जिसका कोई पश्च-प्रतिलोम नहीं है, लेकिन इसमें पूर्व-प्रतिलोम {{math|π{{su|b=1|p=−1}}}} द्वारा परिभाषित {{math|1=π{{su|b=1|p=−1}}(''x'') = (''x'', 0)}}. दरअसल, समीकरण {{math|π<sub>1</sub>(''x'', ''y'') {{=}} ''c''}} द्वारा हल किया जाता है


:<math>(x,y) = \pi_1^{-1}(c) = (c,0).</math>
:<math>(x,y) = \pi_1^{-1}(c) = (c,0).</math>
व्युत्क्रम कार्यों के उदाहरणों में शामिल हैं nth रूट |{{mvar|n}}जड़ (उलटा {{math|''x''<sup>''n''</sup>}}); लघुगणक (के विपरीत {{math|''a''<sup>''x''</sup>}}); व्युत्क्रम त्रिकोणमितीय कार्य; और लैम्बर्ट का डब्ल्यू फ़ंक्शन | लैम्बर्ट का {{mvar|W}} समारोह (उलटा {{math|''xe''<sup>''x''</sup>}}).
प्रतिलोम फलनों के उदाहरणों में शामिल हैं nवां मूल( {{math|''x''<sup>''n''</sup>}}का प्रतिलोम); लघुगणक ( {{math|''a''<sup>''x''</sup>}} का व्युत्क्रम); व्युत्क्रम त्रिकोणमितीय कार्य; और लैम्बर्ट का {{mvar|W}} फ़ंक्शन ( {{math|''xe''<sup>''x''</sup>}} का व्युत्क्रम)


=== गुणनखंड ===
=== गुणनखंड ===
यदि किसी समीकरण के बाएँ हाथ की ओर का व्यंजक {{math|''P'' {{=}} 0}} [[गुणन]]खंडन के रूप में हो सकता है {{math|''P'' {{=}} ''QR''}}, मूल समाधान के समाधान सेट में दो समीकरणों के समाधान सेटों का मिलन होता है {{math|''Q'' {{=}} 0}} और {{math|''R'' {{=}} 0}}.
यदि किसी समीकरण {{math|''P'' {{=}} 0}} के बाएँ हाथ की अभिव्यक्ति को {{math|''P'' {{=}} ''QR''}} [[गुणन]]खंडन किया जा सकता है, तो मूल समाधान के समाधान सेट में दो समीकरणों {{math|''Q'' {{=}} 0}} और {{math|''R'' {{=}} 0}}के समाधान सेटों का मिलन होता है। उदाहरण के लिए , समीकरण
उदाहरण के लिए, समीकरण
:<math>\tan x + \cot x = 2</math>
:<math>\tan x + \cot x = 2</math>
पहचान का उपयोग करके फिर से लिखा जा सकता है {{math|1=tan ''x'' cot ''x'' = 1}} जैसा
{{math|1=tan ''x'' cot ''x'' = 1}} की पहचान का उपयोग करके फिर से लिखा जा सकता है
:<math>\frac{\tan^2 x  -2 \tan x+1}{\tan x} = 0,</math>
:<math>\frac{\tan^2 x  -2 \tan x+1}{\tan x} = 0,</math>
जिसे गुणनखंडित किया जा सकता है
जिसे गुणनखंडित किया जा सकता है
Line 116: Line 112:
समाधान इस प्रकार समीकरण के समाधान हैं {{math|1=tan ''x'' = 1}}, और इस प्रकार सेट हैं
समाधान इस प्रकार समीकरण के समाधान हैं {{math|1=tan ''x'' = 1}}, और इस प्रकार सेट हैं
:<math>x = \tfrac{\pi}{4} + k\pi, \quad k = 0, \pm 1, \pm 2, \ldots.</math>
:<math>x = \tfrac{\pi}{4} + k\pi, \quad k = 0, \pm 1, \pm 2, \ldots.</math>
=== संख्यात्मक तरीके ===
=== संख्यात्मक तरीके ===
वास्तविक या [[जटिल संख्या]]ओं में अधिक जटिल समीकरणों के साथ, समीकरणों को हल करने के सरल तरीके विफल हो सकते हैं। अक्सर, न्यूटन-रैफसन विधि जैसे रूट-खोज एल्गोरिदम का उपयोग समीकरण के संख्यात्मक समाधान को खोजने के लिए किया जा सकता है, जो कुछ अनुप्रयोगों के लिए कुछ समस्या को हल करने के लिए पूरी तरह से पर्याप्त हो सकता है।
वास्तविक या [[जटिल संख्या]]ओं में अधिक जटिल समीकरणों के साथ, समीकरणों को हल करने के सरल तरीके विफल हो सकते हैं। अक्सर, न्यूटन-रैफसन विधि जैसे रूट-खोज एल्गोरिदम का उपयोग समीकरण के संख्यात्मक समाधान को खोजने के लिए किया जा सकता है, जो कुछ अनुप्रयोगों के लिए कुछ समस्या को हल करने के लिए पूरी तरह से पर्याप्त हो सकता है।


=== मैट्रिक्स समीकरण ===
=== मैट्रिक्स समीकरण ===
वास्तविक संख्याओं के [[मैट्रिक्स (गणित)]] और [[वेक्टर (गणित और भौतिकी)]] से जुड़े समीकरणों को अक्सर रैखिक बीजगणित के तरीकों का उपयोग करके हल किया जा सकता है।
वास्तविक संख्याओं के [[मैट्रिक्स (गणित)|आव्यूहों]] और [[वेक्टर (गणित और भौतिकी)|सदिशों]] वाले समीकरणों को अक्सर रेखीय बीजगणित की विधियों का उपयोग करके हल किया जा सकता है।


=== विभेदक समीकरण ===
=== विभेदक समीकरण ===
संख्यात्मक गणित और कलन दोनों, विभिन्न प्रकार के अवकल समीकरणों को हल करने के लिए विधियों का एक विशाल निकाय है। समस्या का एक विशेष वर्ग जिसे यहाँ संबंधित माना जा सकता है, [[अभिन्न]] है, और इस प्रकार की समस्याओं को हल करने के लिए विश्लेषणात्मक तरीकों को अब [[प्रतीकात्मक एकीकरण]] कहा जाता है।{{citation needed|date=July 2019}} अवकल समीकरणों के हल निहित फलन या स्पष्ट हो सकते हैं।<ref name="Zill2012">{{cite book|author=Dennis G. Zill|title=मॉडलिंग अनुप्रयोगों के साथ विभेदक समीकरणों में पहला कोर्स|url=https://books.google.com/books?id=pasKAAAAQBAJ&q=solution|date=15 March 2012|publisher=Cengage Learning|isbn=978-1-285-40110-2}}</ref>
संख्यात्मक और विश्लेषणात्मक दोनों तरह के विभिन्न प्रकार के अवकल समीकरणों को हल करने के लिए विधियों का एक विशाल निकाय है। समस्या का एक विशेष वर्ग जिसे यहाँ संबंधित माना जा सकता है, [[अभिन्न|एकीकरण]]है, और इस तरह की समस्याओं को हल करने के लिए विश्लेषणात्मक तरीकों को अब [[प्रतीकात्मक एकीकरण]] कहा जाता है।{{citation needed|date=July 2019}} अंतर समीकरणों के समाधान अंतर्निहित या स्पष्ट हो सकते हैं।<ref name="Zill2012">{{cite book|author=Dennis G. Zill|title=मॉडलिंग अनुप्रयोगों के साथ विभेदक समीकरणों में पहला कोर्स|url=https://books.google.com/books?id=pasKAAAAQBAJ&q=solution|date=15 March 2012|publisher=Cengage Learning|isbn=978-1-285-40110-2}}</ref>
 
 
== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
*अप्रासंगिक और लापता समाधान
*अप्रासंगिक और लापता समाधान

Revision as of 21:57, 22 December 2022

The quadratic formula, the symbolic solution of the quadratic equation ax2 + bx + c = 0

Illustration of Newtonकी विधिगणित में, किसी समीकरणको हल करना उसका हल खोजना है, जो ऐसे मान (संख्याएँ, फलन (गणित), समुच्चय (गणित), आदि)हैं जो समीकरण द्वारा बताई गई शर्तों को पूरा करते हैं, जिसमें आम तौर पर समान चिह्न से संबंधित दो अभिव्यक्ति (गणित) शामिल होते हैं। समाधान खोजते समय, एक या अधिक चर (गणित)को अज्ञात के रूप में नामित किया जाता है। एक समाधान अज्ञात चरों के मानों का एक असाइनमेंट है जो समीकरण में समानता को सत्य बनाता है। दूसरे शब्दों में, एक समाधान एक मूल्य या मूल्यों का एक संग्रह है (प्रत्येक अज्ञात के लिए एक) जैसे कि, जब अज्ञात के लिए प्रतिस्थापन (बीजगणित)किया जाता है, तो समीकरण एक समानता (गणित)न जाता है। एक समीकरण के समाधान को अक्सर समीकरण की जड़ कहा जाता है, विशेष रूप से बहुपद समीकरण के लिए नहीं। किसी समीकरण के सभी हलों का समुच्चय उसका हल समुच्चय होता है।

एक समीकरण को संख्यात्मक गणितया प्रतीकात्मक रूप से हल किया जा सकता है। किसी समीकरण को संख्यात्मक रूप से हल करने का अर्थ है कि केवल संख्याओं को हल के रूप में स्वीकार किया जाता है। किसी समीकरण को सांकेतिक रूप से हल करने का अर्थ है कि व्यंजकों का उपयोग समाधानों को निरूपित करने के लिए किया जा सकता है।

उदाहरण के लिए, समीकरण x + y = 2x – 1को अज्ञात x के लिए व्यंजक x = y + 1 से हल किया जाता है, क्योंकि समीकरण मेंx के लिए y + 1 को प्रतिस्थापित करने पर (y + 1) + y = 2(y + 1) – 1परिणाम प्राप्त होते हैं एक सत्य कथन। चर y को अज्ञात के रूप में लेना भी संभव है, और फिर समीकरण को y = x – 1 द्वारा हल किया जाता है। या x और y दोनों को अज्ञात के रूप में माना जा सकता है, और फिर समीकरण के कई समाधान हैं; एक सांकेतिक हल है (x, y) = (a + 1, a), जहां चर a कोई भी मान ले सकता है। विशिष्ट संख्याओं के साथ एक सांकेतिक समाधान का दृष्टांत एक संख्यात्मक समाधान देता है; उदाहरण के लिए a = 0 देता है (x, y) = (1, 0) (यानी, x = 1, y = 0), और a = 1 देता है (x, y) = (2, 1)

ज्ञात चर और अज्ञात चर के बीच अंतर आम तौर पर समस्या के बयान में x और yमें एक समीकरण", या x और y,के लिए हल" जैसे वाक्यांशों द्वारा किया जाता है, जो अज्ञात को इंगित करते हैं, यहाँ x और y। हालांकि, अज्ञात को निरूपित करने के लिए x, y, z, ... को आरक्षित करना और ज्ञात चरों को निरूपित करने के लिए a, b, c, ... का उपयोग करना आम है, जिन्हें अक्सर पैरामीटर कहा जाता है। द्विघात समीकरण जैसे बहुपद समीकरणों पर विचार करते समय यह आमतौर पर मामला होता है। हालाँकि, कुछ समस्याओं के लिए, सभी चर या तो भूमिका ग्रहण कर सकते हैं।

संदर्भ के आधार पर, एक समीकरण को हल करने में या तो कोई भी समाधान (एक समाधान खोजना पर्याप्त है), सभी समाधान, या एक समाधान जो आगे के गुणों को संतुष्ट करता है, जैसे किसी दिए गएअंतराल (गणित)से संबंधित हो सकता है। जब कार्य किसी मानदंड के तहत सबसे अच्छा समाधान खोजना है, तो यह एक अनुकूलन समस्या है। एक अनुकूलन समस्या को हल करने को आम तौर पर "समीकरण समाधान" के रूप में संदर्भित नहीं किया जाता है, आम तौर पर, बेहतर समाधान खोजने के लिए एक विशेष समाधान से हल करने के तरीके शुरू होते हैं, और अंततः सर्वोत्तम समाधान खोजने तक प्रक्रिया को दोहराते हैं।

सिंहावलोकन

समीकरण का एक सामान्य रूप है

जहाँ f एक फलन है,, x1, ..., xn अज्ञात हैं, और c एक अचर है। इसके समाधान उलटी छवि के तत्व हैं

जहाँ D फलन f का प्रांत है। समाधान का सेट खाली सेट हो सकता है (कोई समाधान नहीं है), सिंगलटन (गणित) (बिल्कुल एक समाधान है), परिमित या अनंत (असीम रूप से कई समाधान हैं)।

उदाहरण के लिए, एक समीकरण जैसे

अज्ञात x, y और z, के साथ, समीकरण के दोनों पक्षों से 21z घटाकर उपरोक्त रूप में रखा जा सकता है, प्राप्त करने के लिए

इस विशेष मामले में केवल एक समाधान नहीं है, बल्कि समाधानों का एक अनंत सेट है, जिसे सेट बिल्डर नोटेशनके रूप में लिखा जा सकता है

एक विशेष समाधान x = 0, y = 0, z = 0है। दो अन्य समाधान x = 3, y = 6, z = 1, और x = 8, y = 9, z = 2.हैं। एक अनूठा विमान है त्रि-आयामी अंतरिक्ष में जो इन निर्देशांकों के साथ तीन बिंदुओं से होकर गुजरता है, और यह तल उन सभी बिंदुओं का समुच्चय है जिनके निर्देशांक समीकरण के समाधान हैं।

समाधान सेट

समीकरण का समाधान सेट x2/4 + y2 = 1 कार्टेशियन निर्देशांक जोड़े के एक सेट के रूप में व्याख्या किए जाने पर एक दीर्घवृत्त बनाता है।

दिए गए समीकरणों याअसमानताओं केसेट का समाधान सेट इसके सभी समाधानों का सेट है, एक समाधान मानों का एक टपल है, प्रत्येक अज्ञात (गणित)के लिए एक, जो सभी समीकरणों या असमानताओं को संतुष्ट करता है। यदि समाधान सेट खाली है, तो अज्ञात का कोई मान नहीं है जो एक साथ सभी समीकरणों और असमानताओं को संतुष्ट करता हो।

एक साधारण उदाहरण के लिए, समीकरण पर विचार करें

इस समीकरण को डायोफैंटाइन समीकरणके रूप में देखा जा सकता है, यानी एक समीकरण जिसके लिए केवल पूर्णांकसमाधान मांगे जाते हैं। इस मामले में, समाधान सेट खाली सेट है, क्योंकि 2 पूर्णांक का वर्ग (बीजगणित) हीं है। हालाँकि, यदि कोई वास्तविक संख्या समाधान खोजता है, तो दो समाधान हैं, 2 और 2; दूसरे शब्दों में, हल सेट {2, −2}है।

जब एक समीकरण में कई अज्ञात होते हैं, और जब किसी के पास समीकरणों से अधिक अज्ञात के साथ कई समीकरण होते हैं, तो समाधान सेट अक्सर अनंत होता है। इस स्थिति में, समाधानों को सूचीबद्ध नहीं किया जा सकता है। उनका प्रतिनिधित्व करने के लिए, एक [[पैरामीट्रिजेशन (ज्यामिति)]] अक्सर उपयोगी होता है, जिसमें कुछ अज्ञात या सहायक चर के संदर्भ में समाधान व्यक्त करना शामिल होता है। यह तभी संभव है जब सभी समीकरण रैखिक हों।

इस तरह के अनंत समाधान सेटों को स्वाभाविक रूप से ज्यामितीय आकृतियों जैसे कि रेखा (ज्यामिति), वक्र (ज्यामिति) (चित्र देखें),समतल, और अधिक सामान्यतः बीजगणितीय किस्मोंया कई गुना के रूप में व्याख्या किया जा सकता है। विशेष रूप से, बीजगणितीय ज्यामिति को बीजगणितीय समीकरणोंके समाधान सेट के अध्ययन के रूप में देखा जा सकता है।

समाधान के तरीके

समीकरणों को हल करने के तरीके आम तौर पर समीकरण के प्रकार, समीकरण में अभिव्यक्ति के प्रकार और अज्ञात द्वारा ग्रहण किए जा सकने वाले मानों के प्रकार पर निर्भर करते हैं। समीकरणों के प्रकारों में विविधता बड़ी है, और इसी तरह की विधियाँ भी हैं। नीचे केवल कुछ विशिष्ट प्रकारों का उल्लेख किया गया है।

सामान्य तौर पर, समीकरणों के एक वर्ग को देखते हुए, कोई ज्ञात व्यवस्थित विधि (कलन विधि) नहीं हो सकती है जो काम करने की गारंटी हो। यह गणितीय ज्ञान की कमी के कारण हो सकता है; सदियों के प्रयास के बाद ही कुछ समस्याओं का समाधान हुआ। लेकिन यह यह भी दर्शाता है कि, सामान्य तौर पर, ऐसी कोई विधि मौजूद नहीं हो सकती है: कुछ समस्याओं को एल्गोरिथम द्वारा अघुलनशील माना जाता है, जैसे कि हिल्बर्ट की दसवीं समस्या, जो 1970 में अघुलनशील साबित हुई थी।

समीकरणों के कई वर्गों के लिए, उन्हें हल करने के लिए एल्गोरिदम पाए गए हैं, जिनमें से कुछ को कंप्यूटर बीजगणित प्रणालियों में लागू और शामिल किया गया है, लेकिन अक्सर पेंसिल और कागज की तुलना में अधिक परिष्कृत तकनीक की आवश्यकता नहीं होती है। कुछ अन्य मामलों में, अनुमानीतरीके ज्ञात हैं जो अक्सर सफल होते हैं लेकिन सफलता की ओर ले जाने की गारंटी नहीं होती है।

क्रूर बल, परीक्षण और त्रुटि, प्रेरित अनुमान

यदि किसी समीकरण का समाधान सेट एक सीमित सेट तक सीमित है (उदाहरण के लिए, मॉड्यूलर अंकगणित में समीकरणों के मामले में), या संभावनाओं की एक सीमित संख्या तक सीमित किया जा सकता है (जैसा कि कुछ डायोफैंटिन समीकरणों के मामले में है), तो समाधान सेट क्रूर-बलद्वारा पाया जा सकता है, अर्थात प्रत्येक संभावित मान (उम्मीदवार समाधान)का परीक्षण करके। यह मामला हो सकता है, हालांकि, विचार की जाने वाली संभावनाओं की संख्या, हालांकि परिमित, इतनी बड़ी है कि एक संपूर्ण खोज व्यावहारिक रूप से संभव नहीं है; यह वास्तव में, मजबूत कूटलेखन विधियों के लिए एक आवश्यकता है।

जैसा कि सभी प्रकार की समस्या समाधान के साथ होता है, परीक्षण और त्रुटि कभी-कभी एक समाधान उत्पन्न कर सकते हैं, विशेष रूप से जहां समीकरण का रूप, या किसी ज्ञात समाधान के साथ किसी अन्य समीकरण के साथ इसकी समानता, समाधान पर "प्रेरित अनुमान" का कारण बन सकता है। यदि एक अनुमान, जब परीक्षण किया जाता है, एक समाधान होने में विफल रहता है, जिस तरह से यह विफल होता है, उस पर विचार करने से एक संशोधित अनुमान हो सकता है।

प्रारंभिक बीजगणित

एक वास्तविक मूल्यवान अज्ञात के रैखिक या सरल तर्कसंगत कार्यों से जुड़े समीकरण, x कहते हैं, जैसे

प्रारंभिक बीजगणित के तरीकों का उपयोग करके हल किया जा सकता है।

रैखिक समीकरणों की प्रणाली

प्रारंभिक बीजगणित के तरीकों से इसी तरह रैखिक समीकरणों की छोटी प्रणालियों को हल किया जा सकता है। बड़ी प्रणालियों को हल करने के लिए, एल्गोरिदम का उपयोग किया जाता है जो रैखिक बीजगणित पर आधारित होते हैं।

बहुपद समीकरण

चार तक की डिग्री के बहुपद समीकरणों को बीजगणितीय विधियों का उपयोग करके ठीक से हल किया जा सकता है, जिनमें से द्विघात सूत्र सबसे सरल उदाहरण है। पांच या अधिक की डिग्री वाले बहुपद समीकरणों के लिए सामान्य संख्यात्मक विधियों (नीचे देखें) या विशेष कार्यों जैसे रेडिकल्स लाने की आवश्यकता होती है, हालांकि कुछ विशिष्ट मामलों को बीजगणितीय रूप से हल किया जा सकता है, उदाहरण के लिए

(तर्कसंगत मूल प्रमेय का उपयोग करके), और

(प्रतिस्थापन x = z13,का उपयोग करके, जो इसे z में द्विघात समीकरण में सरल करता है)।

डायोफैंटाइन समीकरण

डायोफैंटाइन समीकरणों में समाधान पूर्णांक होना आवश्यक है। जैसा ऊपर बताया गया है, कुछ मामलों में क्रूर बल दृष्टिकोण का उपयोग किया जा सकता है। कुछ अन्य मामलों में, विशेष रूप से यदि समीकरण एक अज्ञात में है, तो तर्कसंगत-मूल्यवान अज्ञात के लिए समीकरण को हल करना संभव है (तर्कसंगत मूल प्रमेय देखें), और फिर समाधान सेट को पूर्णांक तक सीमित करके डायोफैंटाइन समीकरण का समाधान खोजें- मूल्यवान समाधान। उदाहरण के लिए, बहुपद समीकरण

परिमेय हल के रूप में x = −1/2 और x = 3 हैऔर इसलिए, डायोफैंटाइन समीकरण के रूप में देखा गया, इसका अद्वितीय समाधान x = 3 है।

सामान्य तौर पर, हालांकि, डायोफैंटाइन समीकरण हल करने के लिए सबसे कठिन समीकरणों में से हैं।

उलटा कार्य

एक चर के फलन के साधारण मामले में, मान लीजिए h(x), , हम किसी स्थिरांक c के लिए h(x) = cके रूप के एक समीकरण को हल कर सकते हैं, जिसे h के व्युत्क्रम फलन के रूप में जाना जाता है।

फलन h : AB, दिया है, व्युत्क्रम फलन h−1 को निरूपित करता है और h−1 : BA, के रूप में परिभाषित किया गया है, यह एक ऐसा फलन है जो

अब, यदि हम h(x) = c, के दोनों पक्षों पर व्युत्क्रम फलन लागू करते हैं, जहाँ c, B में एक स्थिर मान है, तो हम प्राप्त करते हैं

और हमें समीकरण का हल मिल गया है। हालांकि, फ़ंक्शन के आधार पर, व्युत्क्रम को परिभाषित करना मुश्किल हो सकता है, या सभी सेट B(केवल कुछ सबसेट पर) पर फ़ंक्शन नहीं हो सकता है, और किसी बिंदु पर कई मान हो सकते हैं।

यदि पूर्ण समाधान सेट के बजाय केवल एक समाधान करेगा, तो यह वास्तव में केवल कार्यात्मक पहचान के लिए पर्याप्त है

रखती है। उदाहरण के लिए, प्रक्षेपण (गणित) π1 : R2R को π1(x, y) = x द्वारा परिभाषित किया गया है, जिसका कोई पश्च-प्रतिलोम नहीं है, लेकिन इसमें पूर्व-प्रतिलोम π−1
1
द्वारा परिभाषित π−1
1
(x) = (x, 0)
. दरअसल, समीकरण π1(x, y) = c द्वारा हल किया जाता है

प्रतिलोम फलनों के उदाहरणों में शामिल हैं nवां मूल( xnका प्रतिलोम); लघुगणक ( ax का व्युत्क्रम); व्युत्क्रम त्रिकोणमितीय कार्य; और लैम्बर्ट का W फ़ंक्शन ( xex का व्युत्क्रम)।

गुणनखंड

यदि किसी समीकरण P = 0 के बाएँ हाथ की अभिव्यक्ति को P = QR गुणनखंडन किया जा सकता है, तो मूल समाधान के समाधान सेट में दो समीकरणों Q = 0 और R = 0के समाधान सेटों का मिलन होता है। उदाहरण के लिए , समीकरण

tan x cot x = 1 की पहचान का उपयोग करके फिर से लिखा जा सकता है

जिसे गुणनखंडित किया जा सकता है

समाधान इस प्रकार समीकरण के समाधान हैं tan x = 1, और इस प्रकार सेट हैं

संख्यात्मक तरीके

वास्तविक या जटिल संख्याओं में अधिक जटिल समीकरणों के साथ, समीकरणों को हल करने के सरल तरीके विफल हो सकते हैं। अक्सर, न्यूटन-रैफसन विधि जैसे रूट-खोज एल्गोरिदम का उपयोग समीकरण के संख्यात्मक समाधान को खोजने के लिए किया जा सकता है, जो कुछ अनुप्रयोगों के लिए कुछ समस्या को हल करने के लिए पूरी तरह से पर्याप्त हो सकता है।

मैट्रिक्स समीकरण

वास्तविक संख्याओं के आव्यूहों और सदिशों वाले समीकरणों को अक्सर रेखीय बीजगणित की विधियों का उपयोग करके हल किया जा सकता है।

विभेदक समीकरण

संख्यात्मक और विश्लेषणात्मक दोनों तरह के विभिन्न प्रकार के अवकल समीकरणों को हल करने के लिए विधियों का एक विशाल निकाय है। समस्या का एक विशेष वर्ग जिसे यहाँ संबंधित माना जा सकता है, एकीकरणहै, और इस तरह की समस्याओं को हल करने के लिए विश्लेषणात्मक तरीकों को अब प्रतीकात्मक एकीकरण कहा जाता है।[citation needed] अंतर समीकरणों के समाधान अंतर्निहित या स्पष्ट हो सकते हैं।[1]

यह भी देखें


इस पेज में लापता आंतरिक लिंक की सूची

  • अंक शास्त्र
  • समाधान सेट
  • बराबर का चिह्न
  • समारोह (गणित)
  • किसी फ़ंक्शन का डोमेन
  • खाली सेट
  • COORDINATES
  • समतल ज्यामिति)
  • त्रि-आयामी स्थान
  • कार्तिजीयन समन्वय
  • अंडाकार
  • बीजगणितीय किस्म
  • रेखीय समीकरण
  • कंप्यूटर बीजगणित प्रणाली
  • न सुलझने वाली समस्या
  • परीक्षण त्रुटि विधि
  • समस्या को सुलझाना
  • विस्तृत भाषण
  • प्राथमिक बीजगणित
  • लीनियर अलजेब्रा
  • कट्टरपंथी लाओ
  • तर्कसंगत जड़ प्रमेय
  • तर्कसंगत संख्या
  • उलटा काम करना
  • लोगारित्म
  • उलटा त्रिकोणमितीय समारोह
  • रूट-फाइंडिंग एल्गोरिदम
  • गणना
  • अंतर समीकरण
  • निहित समारोह
  • विलुप्त और लापता समाधान

संदर्भ

  1. Dennis G. Zill (15 March 2012). मॉडलिंग अनुप्रयोगों के साथ विभेदक समीकरणों में पहला कोर्स. Cengage Learning. ISBN 978-1-285-40110-2.

श्रेणी:समीकरण श्रेणी: प्रतिलोम कार्य श्रेणी: एकीकरण (कंप्यूटर विज्ञान)