द्विघात समीकरण
| कक्षा | 10वीं (RBSE/NCERT) |
|---|---|
| विषय | गणित (Mathematics) |
| परीक्षा भार | 6-8 अंक |
| कठिनाई | मध्यम |
| हल की विधियाँ | 3 (गुणनखंड, वर्ग पूर्ण, सूत्र) |
| MCQ | 50+ |
| सूत्र | 10 |
| मार्गदर्शक | श्री सुरेंद्र सिंह चौहान |
| श्रृंखला | Marwari Mission 100 |
द्विघात समीकरण (Quadratic Equation) कक्षा 10 गणित का एक महत्वपूर्ण अध्याय है। इसमें चर की अधिकतम घात 2 होती है। यह अध्याय बोर्ड परीक्षा में 6-8 अंकों का होता है। श्रीधराचार्य सूत्र और मूलों की प्रकृति इस अध्याय के सबसे महत्वपूर्ण टॉपिक हैं।
परिभाषाएँ
द्विघात समीकरण (Quadratic Equation)
वह समीकरण जिसमें चर की अधिकतम घात 2 हो, द्विघात समीकरण कहलाता है।
जहाँ a, b, c वास्तविक संख्याएँ हैं और a ≠ 0
महत्वपूर्ण शब्दावली
| शब्द | English | अर्थ/उदाहरण |
|---|---|---|
| द्विघात समीकरण | Quadratic Equation | ax² + bx + c = 0 (a ≠ 0) |
| मूल (Root) | Root/Zero | वह मान जो समीकरण को संतुष्ट करे |
| विविक्तकर | Discriminant (D) | D = b² - 4ac |
| वास्तविक मूल | Real Roots | जब D ≥ 0 |
| काल्पनिक मूल | Imaginary Roots | जब D < 0 |
📌 याद रखें
- द्विघात समीकरण के अधिकतम 2 मूल होते हैं
- a ≠ 0 होना अनिवार्य है (अन्यथा रैखिक समीकरण होगा)
- मूल को शून्यक (Zero) भी कहते हैं
द्विघात समीकरण के उदाहरण
| समीकरण | a | b | c | द्विघात है? |
|---|---|---|---|---|
| 2x² + 3x - 5 = 0 | 2 | 3 | -5 | ✓ हाँ |
| x² - 4 = 0 | 1 | 0 | -4 | ✓ हाँ (शुद्ध द्विघात) |
| 3x² + 7x = 0 | 3 | 7 | 0 | ✓ हाँ |
| x + 5 = 0 | 0 | 1 | 5 | ✗ नहीं (रैखिक) |
गुणनखंड विधि (Factorization Method)
इस विधि में द्विघात व्यंजक को दो रैखिक गुणनखंडों के गुणनफल के रूप में लिखकर मूल ज्ञात किए जाते हैं।
चरण
- समीकरण को मानक रूप ax² + bx + c = 0 में लिखें
- ac का गुणनफल ज्ञात करें
- ऐसी दो संख्याएँ ज्ञात करें जिनका गुणनफल = ac और योग = b हो
- मध्य पद को विभाजित करें
- गुणनखंड करें
- प्रत्येक गुणनखंड को शून्य रखकर मूल ज्ञात करें
उदाहरण 1
प्रश्न: x² + 5x + 6 = 0 को गुणनखंड विधि से हल करें।
हल:
यहाँ a = 1, b = 5, c = 6
ac = 1 × 6 = 6
दो संख्याएँ जिनका गुणनफल = 6 और योग = 5 → 2 और 3
x² + 2x + 3x + 6 = 0
x(x + 2) + 3(x + 2) = 0
(x + 2)(x + 3) = 0
x + 2 = 0 या x + 3 = 0
∴ x = -2 या x = -3
उदाहरण 2
प्रश्न: 2x² - 7x + 3 = 0 को हल करें।
हल:
ac = 2 × 3 = 6
दो संख्याएँ: गुणनफल = 6, योग = -7 → -6 और -1
2x² - 6x - x + 3 = 0
2x(x - 3) - 1(x - 3) = 0
(2x - 1)(x - 3) = 0
∴ x = 1/2 या x = 3
वर्ग पूर्ण करने की विधि (Completing the Square)
इस विधि में समीकरण के बायें पक्ष को पूर्ण वर्ग बनाकर मूल ज्ञात किए जाते हैं।
चरण
- समीकरण को ax² + bx + c = 0 रूप में लिखें
- दोनों पक्षों को a से भाग दें: x² + (b/a)x + c/a = 0
- अचर पद को दायें पक्ष में ले जाएँ: x² + (b/a)x = -c/a
- दोनों पक्षों में (b/2a)² जोड़ें
- बायें पक्ष को (x + b/2a)² रूप में लिखें
- वर्गमूल लेकर x का मान ज्ञात करें
उदाहरण
प्रश्न: x² + 4x - 5 = 0 को वर्ग पूर्ण करके हल करें।
हल:
x² + 4x = 5
दोनों पक्षों में (4/2)² = 4 जोड़ने पर:
x² + 4x + 4 = 5 + 4
(x + 2)² = 9
x + 2 = ±3
x + 2 = 3 या x + 2 = -3
∴ x = 1 या x = -5
श्रीधराचार्य सूत्र (Quadratic Formula)
श्रीधराचार्य एक महान भारतीय गणितज्ञ थे जिन्होंने 9वीं शताब्दी में द्विघात समीकरण का सूत्र दिया।
जहाँ ax² + bx + c = 0 और a ≠ 0
उदाहरण
प्रश्न: 2x² - 5x + 2 = 0 को श्रीधराचार्य सूत्र से हल करें।
हल:
यहाँ a = 2, b = -5, c = 2
D = b² - 4ac = (-5)² - 4(2)(2) = 25 - 16 = 9
√D = √9 = 3
x = (-b ± √D) / 2a
x = (5 ± 3) / 4
x = (5 + 3)/4 = 8/4 = 2
x = (5 - 3)/4 = 2/4 = 1/2
∴ x = 2 या x = 1/2
मूलों की प्रकृति (Nature of Roots)
विविक्तकर D = b² - 4ac के मान से मूलों की प्रकृति ज्ञात की जाती है।
| विविक्तकर (D) | मूलों की प्रकृति | विवरण |
|---|---|---|
| D > 0 | दो भिन्न वास्तविक मूल | Two distinct real roots |
| D = 0 | दो समान वास्तविक मूल | Two equal real roots (x = -b/2a) |
| D < 0 | कोई वास्तविक मूल नहीं | No real roots (काल्पनिक मूल) |
💡 विशेष स्थितियाँ
| स्थिति | परिणाम |
|---|---|
| D > 0 और D पूर्ण वर्ग | मूल परिमेय होंगे |
| D > 0 और D पूर्ण वर्ग नहीं | मूल अपरिमेय होंगे |
| a = 1, b, c पूर्णांक और D पूर्ण वर्ग | मूल पूर्णांक हो सकते हैं |
उदाहरण
प्रश्न: निम्न समीकरणों के मूलों की प्रकृति ज्ञात करें:
(i) x² - 6x + 9 = 0
D = 36 - 36 = 0 → दो समान वास्तविक मूल
(ii) 2x² + 3x + 5 = 0
D = 9 - 40 = -31 < 0 → कोई वास्तविक मूल नहीं
(iii) x² - 5x + 6 = 0
D = 25 - 24 = 1 > 0 → दो भिन्न वास्तविक मूल
मूलों और गुणांकों में संबंध
यदि α और β द्विघात समीकरण ax² + bx + c = 0 के मूल हों, तो:
उदाहरण
प्रश्न: 3x² - 5x + 2 = 0 के मूलों का योग और गुणनफल ज्ञात करें।
हल:
यहाँ a = 3, b = -5, c = 2
मूलों का योग = -b/a = -(-5)/3 = 5/3
मूलों का गुणनफल = c/a = 2/3 = 2/3
अन्य महत्वपूर्ण संबंध
| व्यंजक | सूत्र |
|---|---|
| α² + β² | (α + β)² - 2αβ |
| α² - β² | (α + β)(α - β) |
| (α - β)² | (α + β)² - 4αβ |
| α³ + β³ | (α + β)³ - 3αβ(α + β) |
| 1/α + 1/β | (α + β)/αβ |
समीकरण का निर्माण
यदि α और β किसी द्विघात समीकरण के मूल हों, तो वह समीकरण:
या
उदाहरण
प्रश्न: वह द्विघात समीकरण बनाइए जिसके मूल 3 और -2 हों।
हल:
मूलों का योग = 3 + (-2) = 1
मूलों का गुणनफल = 3 × (-2) = -6
समीकरण: x² - (योग)x + (गुणनफल) = 0
∴ x² - x - 6 = 0
शाब्दिक प्रश्न (Word Problems)
प्रश्नों के प्रकार
| प्रकार | समीकरण बनाने की विधि |
|---|---|
| संख्या संबंधी | संख्या = x, शर्तों के अनुसार समीकरण |
| आयु संबंधी | वर्तमान आयु = x, गुणनफल की शर्त |
| क्षेत्रफल संबंधी | लंबाई/चौड़ाई = x, क्षेत्रफल = l × b |
| चाल-दूरी-समय | चाल = x, समय = दूरी/चाल |
| क्रमागत संख्याएँ | संख्याएँ: x, x+1 या x, x+2 |
उदाहरण 1: संख्या संबंधी
प्रश्न: दो क्रमागत धन पूर्णांकों का गुणनफल 306 है। संख्याएँ ज्ञात करें।
हल:
माना पहली संख्या = x, दूसरी संख्या = x + 1
x(x + 1) = 306
x² + x - 306 = 0
x² + 18x - 17x - 306 = 0
(x + 18)(x - 17) = 0
x = 17 या x = -18
चूँकि धन पूर्णांक चाहिए, x = 17
∴ संख्याएँ = 17 और 18
उदाहरण 2: क्षेत्रफल संबंधी
प्रश्न: एक आयताकार मैदान की लंबाई, चौड़ाई से 3 मीटर अधिक है। यदि क्षेत्रफल 180 वर्ग मीटर है, तो विमाएँ ज्ञात करें।
हल:
माना चौड़ाई = x मीटर, लंबाई = (x + 3) मीटर
क्षेत्रफल = x(x + 3) = 180
x² + 3x - 180 = 0
x² + 15x - 12x - 180 = 0
(x + 15)(x - 12) = 0
x = 12 (चौड़ाई ऋणात्मक नहीं हो सकती)
∴ चौड़ाई = 12 मीटर, लंबाई = 15 मीटर
सूत्र सारणी
| क्र. | सूत्र का नाम | सूत्र |
|---|---|---|
| 1 | मानक रूप | ax² + bx + c = 0 (a ≠ 0) |
| 2 | श्रीधराचार्य सूत्र | x = (-b ± √(b² - 4ac)) / 2a |
| 3 | विविक्तकर | D = b² - 4ac |
| 4 | मूलों का योग | α + β = -b/a |
| 5 | मूलों का गुणनफल | αβ = c/a |
| 6 | समीकरण निर्माण | x² - (α+β)x + αβ = 0 |
| 7 | α² + β² | (α + β)² - 2αβ |
| 8 | (α - β)² | (α + β)² - 4αβ = D/a² |
| 9 | समान मूल की शर्त | D = 0, मूल = -b/2a |
| 10 | वास्तविक मूल की शर्त | D ≥ 0 |
MCQ प्रश्न (50+)
प्रश्न 1-10 (आधारभूत)
प्रश्न 11-30 (मध्यम स्तर)
| प्रश्न | उत्तर |
|---|---|
| 11. x² + x + 1 = 0 के मूलों की प्रकृति | काल्पनिक (D = -3 < 0) |
| 12. 4x² - 4x + 1 = 0 के मूल | 1/2, 1/2 (समान) |
| 13. kx² + 2x + 1 = 0 में समान मूल के लिए k | k = 1 |
| 14. x² - 6x + k = 0 में समान मूल के लिए k | k = 9 |
| 15. 2x² - 3x + 5 = 0 के मूलों का गुणनफल | 5/2 |
| 16. मूल 2 और -3 हों तो समीकरण | x² + x - 6 = 0 |
| 17. x² - 7x + 12 = 0 के मूल | 3, 4 |
| 18. 6x² - x - 2 = 0 के मूल | 2/3, -1/2 |
| 19. (x - 3)(x + 4) = 0 के मूल | 3, -4 |
| 20. x² = 16 के मूल | 4, -4 |
| 21. 2x² + kx + 3 = 0 में वास्तविक मूल के लिए k | k ≥ 2√6 या k ≤ -2√6 |
| 22. α + β = 5, αβ = 6 हो तो α² + β² | 13 |
| 23. x² - 4x + 3 = 0 में |α - β| | 2 |
| 24. 3x² - 5x - 2 = 0 के मूल | 2, -1/3 |
| 25. x² + 2x - 15 = 0 के मूल | 3, -5 |
| 26. 9x² - 6x + 1 = 0 के मूल | 1/3, 1/3 |
| 27. दो क्रमागत सम संख्याओं का गुणनफल 168 | 12, 14 |
| 28. x² - 2x - 3 = 0 के मूलों का अंतर | 4 |
| 29. 1/α + 1/β यदि α + β = 5, αβ = 6 | 5/6 |
| 30. x² - (k+4)x + 2k + 5 = 0 का एक मूल 2 हो तो k | k = 1 |
प्रश्न 31-50 (उच्च स्तर)
| प्रश्न | उत्तर |
|---|---|
| 31. x² - 5x + 6 = 0 के मूलों के वर्गों का योग | 13 |
| 32. ax² + bx + c = 0 और cx² + bx + a = 0 का उभयनिष्ठ मूल | 1 या -1 |
| 33. x² + px + q = 0 के मूल 2:3 में हों तो p:q | -5:6 |
| 34. x² - 8x + k = 0 के मूलों का अंतर 2 हो तो k | k = 15 |
| 35. α/β + β/α यदि α + β = 3, αβ = 2 | 5/2 |
| 36. √(x+1) + 1 = x के मूल | x = 3 |
| 37. x⁴ - 5x² + 4 = 0 के मूल | ±1, ±2 |
| 38. (x-1)/(x+1) + (x+1)/(x-1) = 5/2 का हल | x = ±3 |
| 39. संख्या और उसके व्युत्क्रम का योग 10/3 | 3 या 1/3 |
| 40. x² - 2ax + a² - b² = 0 के मूल | a + b, a - b |
| 41. आयत परिमाप 50, क्षेत्रफल 150 | 15 × 10 |
| 42. x² - (a+b)x + ab = 0 के मूल | a, b |
| 43. (2x-3)² = 25 के मूल | 4, -1 |
| 44. x² - √3x + 1 = 0 के मूलों का गुणनफल | 1 |
| 45. 2x² - 7x + 3 = 0 के मूल | 3, 1/2 |
| 46. शुद्ध द्विघात समीकरण का उदाहरण | x² - 9 = 0 (b = 0) |
| 47. x² + 5x + 6 = 0 के मूलों के घनों का योग | -35 |
| 48. kx² - 5x + k = 0 के मूल वास्तविक और समान | k = ±5/2 |
| 49. x² - 2x - 8 = 0 के मूल | 4, -2 |
| 50. समान मूल होने पर मूल का मान | x = -b/2a |
⚡ Quick Revision
- मानक रूप: ax² + bx + c = 0 (a ≠ 0)
- श्रीधराचार्य सूत्र: x = (-b ± √D) / 2a
- विविक्तकर: D = b² - 4ac
- D > 0: दो भिन्न वास्तविक मूल
- D = 0: दो समान वास्तविक मूल
- D < 0: कोई वास्तविक मूल नहीं
- मूलों का योग: α + β = -b/a
- मूलों का गुणनफल: αβ = c/a


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