कक्षा 10 गणित अध्याय 4 द्विघात समीकरण – नोट्स, प्रश्न उत्तर व MCQ टेस्ट
कक्षा 10 गणित अध्याय 4 द्विघात समीकरण – नोट्स, प्रश्न उत्तर व MCQ टेस्ट
Class 10 Maths Chapter 4 Quadratic Equations Notes, Questions With Answers & 50 MCQ Test (CBSE / Bihar Board)
द्विघात समीकरण क्या है? (Definition + Standard Form)
जिस समीकरण में चर (x) की सबसे बड़ी घात 2 हो, उसे द्विघात समीकरण कहते हैं।
मानक रूप (Standard Form): ax² + bx + c = 0
जहाँ a, b, c वास्तविक संख्याएँ हैं और a ≠ 0
द्विघात समीकरण का “हल” (Solution) वही x के मान होते हैं जिन पर बायाँ पक्ष 0 बन जाए। इन्हीं हलों को Roots / शून्यक भी कहते हैं।
1. अगर बहुपद आसानी से दो भागों में टूट जाए → गुणनखंड विधि (Factorisation).
2. अगर नहीं टूटता और भिन्न/वर्गमूल आता है → सूत्र विधि (Quadratic Formula).
3. कॉन्सेप्ट मजबूत करने के लिए → पूर्ण वर्ग विधि (Completing Square).
गुणनखंड विधि से द्विघात समीकरण हल
इस विधि में हम ax² + bx + c को दो रैखिक गुणकों में तोड़ते हैं, जैसे (x - p)(x - q) = 0, फिर हर गुणक को 0 के बराबर रखकर x निकालते हैं।
यदि (A)(B) = 0, तो A = 0 या B = 0 (यही Zero Product Rule है)।
उदाहरण 1: x² - 5x + 6 = 0
चरण 1: ऐसे दो संख्या सोचें जिनका गुणनफल +6 हो और जोड़ -5 हो।वे संख्या हैं: -2 और -3
चरण 2: बीच के पद को तोड़ें और समूह बनाएं।
x² - 2x - 3x + 6 = 0
x(x - 2) - 3(x - 2) = 0
(x - 2)(x - 3) = 0
चरण 3: दोनों गुणकों को 0 के बराबर रखें।
x - 2 = 0 ⇒ x = 2
x - 3 = 0 ⇒ x = 3
1. पहले समीकरण को 0 के बराबर जरूर करें।
2. गुणनखंड बनने के बाद ही “A = 0 या B = 0” लगाएं।
पूर्ण वर्ग विधि (Completing Square Method)
इस विधि में हम x² + bx वाले भाग को (x + k)² के रूप में बनाते हैं, ताकि √ लेकर x आसानी से निकल जाए।
(x + k)² = x² + 2kx + k² होता है।
इसलिए x² + bx को (x + b/2)² के पास लाने के लिए हम “(b/2)² जोड़ते और घटाते” हैं।
उदाहरण 2: x² + 4x + 1 = 0
चरण 1: स्थिर पद (constant) को दूसरी तरफ ले जाएँ।x² + 4x = -1
चरण 2: x के गुणांक का आधा लें और उसका वर्ग जोड़ें।
4 का आधा = 2, और 2² = 4
x² + 4x + 4 = -1 + 4
चरण 3: बाएँ पक्ष को वर्ग बनाएं।
(x + 2)² = 3
चरण 4: दोनों तरफ वर्गमूल लें।
x + 2 = √3 या x + 2 = -√3
चरण 5: x निकालें।
x = -2 + √3 या x = -2 - √3
द्विघात सूत्र (Quadratic Formula / Shreedharacharya)
जब गुणनखंड आसानी से न बनें, तब यह विधि सबसे भरोसेमंद है। बस a, b, c पहचानो और सूत्र में रखो।
x = (-b ± √(b² - 4ac)) / (2a)
जहाँ D = b² - 4ac को विवर्तक (Discriminant) कहते हैं।
उदाहरण 3: 2x² - 7x + 3 = 0
चरण 1: a, b, c पहचानें।a = 2, b = -7, c = 3
चरण 2: D निकालें।
D = b² - 4ac = (-7)² - 4×2×3 = 49 - 24 = 25
चरण 3: सूत्र में रखें।
x = ( -(-7) ± √25 ) / (2×2)
x = ( 7 ± 5 ) / 4
चरण 4: दोनों मान निकालें।
x = (7 + 5)/4 = 12/4 = 3
x = (7 - 5)/4 = 2/4 = 1/2
1. b के साथ चिन्ह (sign) गलत कर देते हैं, जैसे b = -7 है तो -b = 7 होगा।
2. √(b² - 4ac) में केवल b² का वर्ग होता है, पूरे (b² - 4ac) का वर्ग नहीं।
Discriminant (D) से मूलों की प्रकृति
D = b² - 4ac आपको पहले ही बता देता है कि हल कैसे होंगे।
1. D > 0 ⇒ दो अलग-अलग वास्तविक मूल (Two distinct real roots).
2. D = 0 ⇒ दो समान वास्तविक मूल (Equal real roots).
3. D < 0 ⇒ कोई वास्तविक मूल नहीं (No real roots, imaginary roots).
छोटे उदाहरण
1. x² - 5x + 6 = 0 ⇒ D = 25 - 24 = 1 (D > 0) ⇒ दो अलग-अलग वास्तविक मूल।2. x² - 6x + 9 = 0 ⇒ D = 36 - 36 = 0 (D = 0) ⇒ दोनों मूल बराबर।
3. x² + x + 1 = 0 ⇒ D = 1 - 4 = -3 (D < 0) ⇒ वास्तविक मूल नहीं।
मूल और गुणांकों का संबंध (Roots and Coefficients Relation)
यदि ax² + bx + c = 0 के मूल α और β हैं, तो:
α + β = -b/a
αβ = c/a
उदाहरण 4: 2x² - 7x + 3 = 0
चरण 1: a = 2, b = -7, c = 3चरण 2: योग: α + β = -b/a = -(-7)/2 = 7/2
चरण 3: गुणनफल: αβ = c/a = 3/2
जब मूल दिए हों, तब समीकरण बनाना (Form Quadratic Equation When Roots Given)
यदि मूल α और β दिए हों, तो सबसे आसान तरीका:
x² - (α + β)x + (αβ) = 0
उदाहरण 5: मूल 3 और 1/2
चरण 1: α + β = 3 + 1/2 = 7/2, αβ = 3×(1/2) = 3/2चरण 2: x² - (7/2)x + (3/2) = 0
चरण 3: भिन्न हटाने के लिए 2 से गुणा करें।
2x² - 7x + 3 = 0
📝 परीक्षा सारांश (Exam Summary)
- 🔥 विविक्तकर (Discriminant): सबसे पहले D = b² - 4ac निकालें। यह मूलों की प्रकृति बताता है:
• D > 0 : दो अलग वास्तविक मूल
• D = 0 : दो बराबर वास्तविक मूल (Perfect Square)
• D < 0 : कोई वास्तविक मूल नहीं (काल्पनिक) - 🎯 'k' वाले प्रश्न: यदि प्रश्न कहे "मूल बराबर हैं", तो तुरंत b² - 4ac = 0 रखें और k का मान निकालें। यह बहुत महत्वपूर्ण है।
- 📝 द्विघाती सूत्र (Shreedharacharya): यदि गुणनखंड (Factorisation) आसानी से न हो रहे हों, तो समय बर्बाद न करें। सीधा सूत्र लगाएँ:
x = [ -b ± √(b² - 4ac) ] / 2a - ⚠️ शब्द समस्याएँ (Word Problems): आयु, भिन्न, या चाल-दूरी वाले सवालों में अंतिम समीकरण द्विघात (Quadratic) बनेगा। ऋणात्मक (Negative) मानों को उत्तर में छोड़ दें (जैसे आयु या चाल कभी माइनस नहीं होती)।
(नीचे दिए गए प्रश्नों को हल करें और अपनी तैयारी जांचें)
चरण 1: पहले दोनों तरफ कोष्टक (Brackets) को गुणा करके खोलें।
बायाँ पक्ष (LHS): x(x+1) - 2(x+1) = x² + x - 2x - 2 = x² - x - 2
दायाँ पक्ष (RHS): x(x+3) - 1(x+3) = x² + 3x - x - 3 = x² + 2x - 3
चरण 2: अब समीकरण को एक साथ लिखें:
x² - x - 2 = x² + 2x - 3
चरण 3: सभी पदों को एक तरफ ले आएं:
x² - x² - x - 2x - 2 + 3 = 0
-3x + 1 = 0
निष्कर्ष: इसमें x² वाला पद कट गया है (अर्थात घात 2 नहीं बची)।
अतः यह द्विघात समीकरण नहीं है।
सोच (Logic): हमें ऐसी दो संख्याएँ चाहिए जिनका गुणा करने पर -10 आए और जोड़ने/घटाने पर -3 आए।
वे संख्याएँ हैं: -5 और +2 (क्योंकि -5 × 2 = -10 और -5 + 2 = -3)।
चरण 1: बीच वाले पद को तोड़ें:
x² - 5x + 2x - 10 = 0
चरण 2: दो-दो के जोड़े बनाकर कॉमन (Common) लें:
x(x - 5) + 2(x - 5) = 0
(x - 5)(x + 2) = 0
चरण 3: दोनों को अलग-अलग 0 के बराबर रखें:
यदि x - 5 = 0 ⇒ x = 5
यदि x + 2 = 0 ⇒ x = -2
अतः मूल हैं: 5 और -2
समीकरण की तुलना ax² + bx + c = 0 से करने पर:
a = 2, b = -4, c = 3
विविक्तकर (D) का सूत्र:
D = b² - 4ac
मान रखने पर:
D = (-4)² - 4(2)(3)
D = 16 - 24
D = -8
अतः विविक्तकर का मान -8 है।
यहाँ a = 2, b = k, c = 3
नियम: जब मूल बराबर होते हैं, तो विविक्तकर (D) शून्य होता है।
अर्थात b² - 4ac = 0
मान रखने पर:
(k)² - 4(2)(3) = 0
k² - 24 = 0
k² = 24
k = √24
24 को हम 4 × 6 लिख सकते हैं, तो 4 का वर्गमूल 2 बाहर आ जाएगा।
अतः k = ±2√6
a = 2, b = -7, c = 3
सूत्र: x = (-b ± √(b² - 4ac))/(2a)
मान रखने पर:
x = (-(-7) ± √((-7)² - 4(2)(3)))/(2(2))
x = (7 ± √(49 - 24))/4
x = (7 ± √25)/4
x = (7 ± 5)/4
दो स्थितियाँ:
1. (+) लेने पर: x = (7+5)/4 = 12/4 = 3
2. (-) लेने पर: x = (7-5)/4 = 2/4 = 1/2
अतः मूल हैं: 3 और 1/2
सबसे पहले समीकरण को सरल बनाने के लिए पूरे समीकरण को 3 से गुणा कर देते हैं:
9x² - 6x + 1 = 0
अब, a = 9, b = -6, c = 1
D = b² - 4ac
D = (-6)² - 4(9)(1)
D = 36 - 36
D = 0
निष्कर्ष: चूँकि D का मान 0 है, इसलिए मूल वास्तविक और समान (बराबर) होंगे।
दिया है:
मूलों का योग (α + β) = -3
मूलों का गुणनफल (α × β) = 2
द्विघात समीकरण का सूत्र:
x² - (मूलों का योग)x + (मूलों का गुणनफल) = 0
मान रखने पर:
x² - (-3)x + 2 = 0
x² + 3x + 2 = 0
अतः अभीष्ट समीकरण x² + 3x + 2 = 0 है।
माना:
पहली संख्या = x
दूसरी लगातार संख्या = x + 1
प्रश्नानुसार:
दोनों के वर्गों का योग 365 है।
x² + (x + 1)² = 365
समीकरण हल करें:
x² + (x² + 1 + 2x) = 365 (सूत्र (a+b)² लगाया)
2x² + 2x + 1 - 365 = 0
2x² + 2x - 364 = 0
पूरे समीकरण को 2 से भाग देने पर:
x² + x - 182 = 0
गुणनखंड करें (14 और -13):
x² + 14x - 13x - 182 = 0
x(x + 14) - 13(x + 14) = 0
(x + 14)(x - 13) = 0
x = -14 (अमान्य, क्योंकि संख्या धनात्मक होनी चाहिए)
x = 13 (मान्य)
अतः पहली संख्या 13 और दूसरी संख्या (13+1) = 14 है।
माना:
आधार = x सेमी
ऊँचाई (लंब) = x - 7 सेमी (क्योंकि 7 कम है)
कर्ण = 13 सेमी
पाइथागोरस प्रमेय से:
(आधार)² + (लंब)² = (कर्ण)²
x² + (x - 7)² = (13)²
हल करें:
x² + (x² + 49 - 14x) = 169
2x² - 14x + 49 - 169 = 0
2x² - 14x - 120 = 0
2 से भाग देने पर:
x² - 7x - 60 = 0
गुणनखंड (-12 और +5):
(x - 12)(x + 5) = 0
x = 12 या x = -5
भुजा की लंबाई ऋणात्मक नहीं हो सकती, इसलिए x = 12।
अतः आधार = 12 सेमी और ऊँचाई = (12 - 7) = 5 सेमी।
माना: रेलगाड़ी की सामान्य चाल = x किमी/घंटा
दूरी = 360 किमी
समय का सूत्र: समय = दूरी / चाल
सामान्य समय = 360/x
नई चाल = (x + 5) किमी/घंटा
नया समय = 360/(x + 5)
प्रश्न अनुसार: तेज चलने पर 1 घंटा कम लगता है।
(धीरे चलने वाला समय) - (तेज चलने वाला समय) = 1
360/x - 360/(x + 5) = 1
हल: 360 कॉमन लें और एलसीएम (LCM) निकालें:
360[1/x - 1/(x+5)] = 1
360[(x+5 - x)/(x(x+5))] = 1
360[5/(x² + 5x)] = 1
1800 = x² + 5x
x² + 5x - 1800 = 0
गुणनखंड (45 और -40):
x² + 45x - 40x - 1800 = 0
x(x + 45) - 40(x + 45) = 0
(x - 40)(x + 45) = 0
चाल ऋणात्मक नहीं हो सकती, इसलिए x = -45 छोड़ देंगे।
अतः रेलगाड़ी की चाल = 40 किमी/घंटा है।
📊 Test Result
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