প্রাথমিক বীজগণিত

প্রাথমিক বীজগণিত, এটি কলেজ বীজগণিত নামেও পরিচিত, বীজগণিতের মৌলিক ধারণাগুলোর সমন্বয়ে এটি গঠিত। এটি পাটিগণিতের আলোচ্য বিষয়গুলো থেকে অনেকটাই বিপরীত: পাটিগণিতে নির্দিষ্ট সংখ্যা নিয়ে আলোচনা করা হয়, সেখানে বীজগণিতে চলক (কোন নির্দিষ্ট মান ছাড়াই পরিমাণ বুঝানোর ক্ষেত্রে) নিয়ে আলোচনা করা হয়।

${\overset {}{\underset {}{x={\frac {-b\pm {\sqrt {b^{2}-4ac}}}{2a}}}}}$

দ্বিঘাত সমীকরণ $ax^{2}+bx+c=0$ where $a\neq 0$ এর সমাধান দ্বিঘাত সূত্র. এখানে a, b, এবং c হলো স্বাধীন সংখ্যা, এবং x হচ্ছে সমীকরণটির সমাধান.

চলকের ব্যবহারের মধ্যে রয়েছে বীজগাণিতিক লিপির ব্যবহার এবং পাটিগণিতের মধ্যে প্রবর্তিত ক্রিয়াকলাপের সাধারণ নিয়মগুলো যেমনঃ যোগ, বিয়োগ, গুণ, ভাগ ইত্যাদি। প্রাথমিক বীজগণিত বাস্তব সংখ্যা এবং জটিল সংখ্যার বাইরের বীজগণিতীয় কাঠামোর সাথে সম্পর্কিত নয়, কিন্তু বিমূর্ত বীজগণিতে এসবের বাইরেও আলোচনা করা হয়।

বীজগণিত সমীকরণের দ্বি-মাত্রিক প্লট (লাল বক্ররেখা) $y=x^{2}-x-2$ .

এটি সাধারণত বিদ্যালয়ে মাধ্যমিক স্তরের শিক্ষার্থীদের এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের প্রাথমিক কলেজ স্তরে শেখানো হয়, এবং পাটিগণিতের অধ্যয়নের উপর ভিত্তি করে এটি নিয়ে আলোচনা করা হয়। এটি চলক ব্যবহার করে পরিমাণ বোঝানোর মাধ্যমে পরিমাণের মধ্যে সাধারণ সম্পর্কগুলোকে আনুষ্ঠানিক এবং সংক্ষিপ্তভাবে প্রকাশ করার এবং এইভাবে সমস্যাগুলো নিয়ে আরও বিস্তর পরিধিতে সমাধান করার সুযোগ তৈরি করে দেয়। বিজ্ঞান এবং গণিতের অনেক পরিমাণগত সম্পর্ক বীজগাণিতিক সমীকরণ হিসাবে প্রকাশ করা হয়ে থাকে।

বীজগাণিতিক লিপি

বীজগাণিতিক স্বরলিপিতে গাণিতিক অভিব্যক্তি লেখার নিয়মাবলী বর্ণনা করা হয়, সেইসাথে অভিব্যক্তি প্রকাশের বিভিন্ন অংশগুলো নিয়েও আলোচনা করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, $3x^{2}-2xy+c$ অভিব্যক্তিটিতে নিম্নলিখিত উপাদান রয়েছে:

1. সূচকীকরণ (সূচক)
2. গুণাঙ্ক
3. পদ
4. প্রক্রিয়া
5. ধ্রুবক,
   x, y. চলক

সহগ হল একটি সংখ্যাসূচক মান, বা অক্ষর যা একটি সংখ্যাসূচক ধ্রুবক প্রকাশ করে, যা একটি চলকের সাথে গুন করা হয় (অপারেটর ছাড়াই)। পদ হলো একটি যোগ বা সমষ্টি, সহগ, চলক, ধ্রুবক এবং সূচকগুলোর একটি গ্রুপ যা যোগ এবং বিয়োগ অপারেটর দিয়ে অন্যান্য পদ থেকে পৃথক রাখে। অক্ষরগুলো চলক এবং ধ্রুবক প্রকাশ করে। নিয়ম অনুসারে, বর্ণমালার শুরুর অক্ষর (যেমন $a,b,c$ ) সাধারণত ধ্রুবক, এবং বর্ণমালার শেষের দিকের অক্ষর (যেমন $x,y$ এবং z ) চলকের প্রতিনিধিত্ব করতে ব্যবহৃত হয়। এগুলো সাধারণত তির্যকভাবে মুদ্রিত হয়.

বীজগণিতের ক্রিয়াকলাপগুলি পাটিগণিতের ক্রিয়াকলাপগুলির মতো একইভাবে কাজ করে, যেমন যোগ, বিয়োগ, গুণ, ভাগ এবং সূচক । এবং এগুলো বীজগাণিতিক চলক এবং পদগুলোতে ব্যবহার করা হয়। গুণন চিহ্নগুলো সাধারণত বাদ দেওয়া হয়, এবং যখন দুটি চলক বা পদের মধ্যে কোনও ফাঁকাস্থান না থাকে, বা যখন একটি সহগ ব্যবহার করা হয় তখন এটিকে উহ্য রাখা হয়। উদাহরণ স্বরূপ, $3\times x^{2}$ কে $3x^{2}$ হিসেবে লেখা হয়, এবং $2\times x\times y$ কে $2xy$ হিসেবে লেখা যেতে পারে।

সাধারণত সর্বোচ্চ শক্তি ( সূচক ) নির্দেশক পদগুলো বাম দিকে লেখা হয়, উদাহরণস্বরূপ, $x^{2}$-এ সূচককে x এর বাম দিকে লেখা হয়। যখন একটি সহগের মান এক হয়, তখন এটিকে সাধারণত বাদ দেওয়া হয় (যেমন $1x^{2}$ কে $x^{2}$ হিসেবে লেখা হয় ) একইভাবে যখন সূচকের (শক্তি) মান এক হয়, (যেমন $3x^{1}$ কে $3x$ হিসেবে লেখা হয়) যখন সূচক শূন্য হয়, ফলাফল সর্বদা 1 হয় (যেমন $x^{0}$ কে সর্বদা 1 হিসেবে লেখা হয়)। যাহোক $0^{0}$, অসংজ্ঞায়িত হওয়ায়, কোন অভিব্যক্তিতে এটি ব্যবহার করা উচিত নয়, এবং অভিব্যক্তিকে সরলীকরণ করার ক্ষেত্রে খেয়াল করা উচিত যেখানে চলকগুলো সূচকগুলোর মাধ্যমে প্রদর্শিত হতে পারে।

বিকল্প লিপি

অন্যান্য ধরনের লিপি বীজগাণিতিক রাশিতে ব্যবহার করা হয় যখন প্রয়োজনীয় বিন্যাস পাওয়া যায় না, বা উহ্য করাও যায়না, যেমন যেসব ক্ষেত্রে শুধুমাত্র অক্ষর এবং প্রতীক পাওয়া যায়। উদাহরণস্বরূপ, যখন সূচকগুলিকে সুপারস্ক্রিপ্ট ব্যবহার করে ফর্ম্যাট করা হয়, যেমন, $x^{2}$, প্লেইন টেক্সটে, এবং TeX মার্ক-আপ ল্যাঙ্গুয়েজে, ক্যারেট চিহ্ন ^ দিয়ে সূচক প্রকাশ করা হয়, তাই $x^{2}$ কে "x^2" হিসাবে লেখা হয়। এটি লুয়ার মতো কিছু প্রোগ্রামিং ভাষার ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য। অ্যাডা, ফরট্রান, পার্ল, পাইথন এবং রুবি এর মতো প্রোগ্রামিং ভাষায় এক্ষেত্রে দুটি তারকাচিহ্ন ব্যবহার করা হয়, তাই $x^{2}$ কে "x**2" হিসাবে লেখা হয়। অনেক প্রোগ্রামিং ল্যাঙ্গুয়েজ এবং ক্যালকুলেটর গুণন চিহ্ন প্রকাশ করতে একটি তারকাচিহ্ন ব্যবহার করে, এটি অবশ্যই স্পষ্টভাবে ব্যবহার করা উচিত, উদাহরণস্বরূপ, $3x$ কে "3*x" হিসেবে লেখা হয়ে থাকে।

বীজগণিতের ধারণাসমূহ

চলক

মূল নিবন্ধ: চলক (গণিত)

একটি বৃত্তের ব্যাস এবং পরিধির মধ্যে সম্পর্ক দেখানো চলকের উদাহরণ। যেকোনো বৃত্তের জন্য, এর পরিধি c কে ব্যাস d দ্বারা ভাগ করলে ধ্রুবক পাই, $\pi$ এর সমান হয় (প্রায় ৩.১৪)

প্রাথমিক বীজগণিত মূলত পাটিগণিতের ধারণার উপর ভিত্তি করেই গড়ে উঠেছে। বীজগণিতে সাধারণ (অ-নির্দিষ্ট) সংখ্যা প্রকাশ করার জন্য চলক নামক অক্ষর প্রবর্তন করা হয়েছে এবং পাটিগণিতের ধারণাকে প্রসারিত করা হয়েছে। এটি বিভিন্ন কারণে প্রয়োজনীয়।

1. চলক এমন সংখ্যার প্রতিনিধিত্ব করতে পারে যার মান এখনও অজানা । উদাহরণস্বরূপ, যদি আজকের তাপমাত্রা, C, গতকালকের তাপমাত্রার, P এর তুলনায় ২০ ডিগ্রি বেশি হয়, তাহলে সমস্যাটিকে বীজগণিতে বর্ণনা করা যেতে পারে এভাবে $C=P+20$ .
2. চলক পরিমাণ উল্লেখ না করে সাধারণ সমস্যাগুলো বর্ণনা করার সুযোগ করে দেয়,। উদাহরণস্বরূপ, এটি নির্দিষ্টভাবে বলা যেতে পারে যে $60\times 5=300$ সেকেন্ড ৫ মিনিটের সমতুল্য। এটিকে আরও সাধারণ (বীজগণিত) ভাবে বলা যেতে পারে যে সেকেন্ড, $s=60\times m$, যেখানে m হল মিনিট।
3. চলক পরিবর্তনশীল পরিমাপের সাথে গাণিতিক সম্পর্ক প্রকাশের সুযোগ করে দেয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি বৃত্তের পরিধি, c এবং ব্যাস, d এর মধ্যে সম্পর্ক বর্ণনা করা হয়েছে $\pi =c/d$ এর মাধ্যমে।
4. চলকের মাধ্যমে গাণিতিক বৈশিষ্ট্য বর্ণনা করা যায়। উদাহরণ স্বরূপ, যোগের একটি মৌলিক বৈশিষ্ট্য হল কম্যুটেটিভিটি যেখানে বলা হয় যে সংখ্যার ক্রম একসাথে যোগ করা কোন ব্যাপার না। কম্যুটেটিভিটি কে বীজগণিতে $(a+b)=(b+a)$ হিসাবে বলা হয়ে থাকে।

অভিব্যক্তি সরলীকরণ

মূল নিবন্ধসমূহ: অভিব্যক্তি (গণিত) ও কম্পিউটার বীজগণিত § সরলীকরণ

বীজগাণিতিক রাশি মূল্যায়ন এবং সরলীকরণের ক্ষেত্রে, পাটিগণিতের মূল কিছু প্রক্রিয়া (যোগ, বিয়োগ, গুণ, ভাগ এবং সূচকীকরণ) ব্যবহৃত হয়ে থাকে। উদাহরণস্বরূপ,

• যোগ করা পদগুলোকে সহগ ব্যবহার করে সরলীকরণ করা হয়। উদাহরণ স্বরূপ, $x+x+x$ কে সরলীকৃত করা যেতে পারে $3x$ (যেখানে 3 একটি সংখ্যাগত সহগ) হিসেবে।
• সূচক ব্যবহার করে গুণিত পদগুলোকে সরলীকৃত করা হয়। উদাহরণ স্বরূপ, $x\times x\times x$ কে $x^{3}$হিসেবে প্রকাশ করা যেতে পারে।
• একরকম পদ্গুলোকে একসাথে প্রকাশ করা হয়, উদাহরণস্বরূপ, $2x^{2}+3ab-x^{2}+ab$ কে $x^{2}+4ab$ হিসেবে লেখা হয়, কারণ $x^{2}$ সম্বলিত পদ্গুলোকে একসাথে যোগ করা হয়, এবং, $ab$ সংবলিত পদ একসাথে যোগ করা হয়।
• ডিস্ট্রিবিউটিভ প্রোপার্টি ব্যবহার করে বন্ধনীগুলোকে "গুণ করা" করা যেতে পারে। উদাহরণ স্বরূপ, $x(2x+3)$ কে $(x\times 2x)+(x\times 3)$ হিসেবে লেখা যেতে পারে, আবার সেটিকে $2x^{2}+3x$ হিসাবে লেখা যেতে পারে।
• অভিব্যক্তিগুলোকে ফ্যাক্টর করা যেতে পারে। উদাহরণ স্বরূপ, $6x^{5}+3x^{2}$এর উভয় পদকে $3x^{2}$দ্বারা ভাগ করে $3x^{2}(2x^{3}+1)$ হিসাবে লেখা যেতে পারে।

সমীকরণ

মূল নিবন্ধ: সমীকরণ

একটি সমকোণী ত্রিভুজের জন্য পিথাগোরাসের নিয়মকে অ্যানিমেশন এর মাধ্যমে চিত্রিত করা হয়েছে, যা ত্রিভুজের কর্ণ এবং অন্য দুটি বাহুর মধ্যে বীজগাণিতিক সম্পর্ক প্রকাশ করে।

সমতার প্রতীক ব্যবহার করে একটি সমীকরণ বলে যে দুটি রাশির মান সমান, = ( সমান চিহ্ন )। পিথাগোরাসের সূত্র একটি সুপরিচিত সমীকরণ যা একটি সমকোণী ত্রিভুজের বাহুর দৈর্ঘ্যের সম্পর্ক বর্ণনা করে:

$c^{2}=a^{2}+b^{2}$

এই সমীকরণ বলে যে $c^{2}$, বাহুর দৈর্ঘ্যের বর্গকে প্রকাশ করে যেটি ডান কোণের বিপরীত দিকের কর্ণের, অন্য দুটি বাহুর বর্গের সমষ্টির (যোগ) সমান যার দৈর্ঘ্যকে a এবং b দ্বারা প্রকাশ করা হয়।

একটি সমীকরণ দাবি করে যে এটির দুইপাশের অভিব্যক্তির মান একই এবং সমান। কিছু সমীকরণ এর মধ্যে উল্লিখিত চলকের সকল মানের জন্য সত্য (যেমন $a+b=b+a$ ); এই ধরনের সমীকরণগুলিকে পরিচয় বলা হয়। শর্তসাপেক্ষ সমীকরণ শুধুমাত্র উল্লিখিত চলকের কিছু মানের জন্য সত্য, যেমন $x^{2}-1=8$ সত্য শুধুমাত্র $x=3$ এবং $x=-3$ হলে। সমীকরণ সমাধানের মাধ্যমে চলকের মানগুলো পাওয়া যায় যা সমীকরণটিকে সত্য হিসেবে প্রমাণ করে।

আরেক ধরনের সমীকরণ হল অসমতা। অসমতাগুলো প্রকাশ করে যে সমীকরণের একটি দিক অন্যটির চেয়ে বেশি বা কম। এর জন্য ব্যবহৃত চিহ্নগুলো হল: $a>b$ যেখানে $>$ বুঝায় 'এর চেয়ে বড়', এবং $a<b$ যেখানে $<$ বুঝায় 'এর চেয়ে কম'। সাধারণ সমতা সমীকরণের মতো এখানেও, সংখ্যাগুলো যোগ, বিয়োগ, গুণ বা ভাগ করা যায়। একমাত্র ব্যতিক্রম হল যে ঋণাত্মক সংখ্যা দ্বারা গুণ বা ভাগ করার সময়, অসমতা প্রতীকটি উল্টে যাবে।

সমতার বৈশিষ্ট্য

সংজ্ঞা অনুসারে, সমতা হলো একটি সমতা সম্পর্ক, যার অর্থ এটি প্রতিফলিত (যেমন $b=b$ ), প্রতিসম (যেমন যদি $a=b$ তারপর $b=a$ ), এবং ট্রানজিটিভ (যেমন যদি $a=b$ এবং $b=c$ হয় তবে $a=c$ ) এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্যটিকেও প্রকাশ করে যেখানে যদি দুটি প্রতীক সমান জিনিসের জন্য ব্যবহার করা হয়, তবে যে কোনও সত্য বিবৃতিতে একটি প্রতীক অন্যটি দ্বারা প্রতিস্থাপিত হতে পারে এবং তারপরও বিবৃতিটি সত্যই থাকবে। এটি নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলো বোঝায়:

• যদি $a=b$ এবং $c=d$ হয় তবে $a+c=b+d$ এবং $ac=bd$ ;
• যদি $a=b$ হয় তবে $a+c=b+c$ এবং $ac=bc$ ;
• আরো সাধারণভাবে, যে কোনো ফাংশন f, যদি $a=b$ হয় তবে $f(a)=f(b)$ .

অসমতার বৈশিষ্ট্য

অসম সম্পর্কে কম $<$ এবং এর চেয়ে বড় $>$ এর মধ্যে ট্রানজিটিভিটির বৈশিষ্ট্য আছে:

• যদি $a<b$ এবং $b<c$  হয় তবে  $a<c$ ;
• যদি $a<b$ এবং $c<d$  হয় তবে  $a+c<b+d$ ;
• যদি $a<b$ এবং $c>0$  হয় তবে  $ac<bc$ ;
• যদি $a<b$ এবং $c<0$  হয় তবে  $bc<ac$ .

অসম সমীকরণটি উল্টে দিলে, $<$ এবং $>$ অদলবদল করা যেতে পারে, উদাহরণস্বরূপ:

• $a<b$, $b>a$ এর সমতুল্য

প্রতিস্থাপন

মূল নিবন্ধ: প্রতিস্থাপন (বীজগণিত)

আরও দেখুন: প্রতিস্থাপন (যুক্তি)

প্রতিস্থাপন একটি নতুন অভিব্যক্তি তৈরি করার জন্য অভিব্যক্তির পদগুলো প্রতিস্থাপিত করাকে বুঝায়। a*5 অভিব্যক্তিটিতে a এর বদলে 3 ব্যবহার করলে একটি নতুন রাশি 3*5 তৈরি হয় যেখানে এর মান 15। একটি বিবৃতির পদ্গুলো প্রতিস্থাপন করলে একটি নতুন বিবৃতি তৈরি হয়। যখন মূল বিবৃতিটি সত্য হয় এবং পদের মানগুলোর উপর নির্ভরশীল হয়না, তখন প্রতিস্থাপিত বিবৃতিটিও সত্য হয়। সুতরাং, সংজ্ঞাগুলো প্রতীকী পদের মাধ্যমে তৈরি করা যেতে পারে এবং প্রতিস্থাপনের মাধ্যমে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে: যদি $a^{2}:=a\times a$ কে $a^{2},$ দ্বারা নিজের সাথে a এর গুণফল হিসাবে বোঝানো হয়, এবং a কে 3 দ্বারা প্রতিস্থাপন করা হয় তবে পুরো বিবৃতিটি পাঠককে অবহিত করে যে $3^{2}$ মানে 3 × 3 = 9 । প্রায়ই এটা জানা যায় না যে বিবৃতিটি পদের মানগুলোর থেকে স্বাধীনভাবে সত্য কিনা। এবং, প্রতিস্থাপন একজনকে সম্ভাব্য মানগুলোর উপর বিধিনিষেধ আনতে বা বিবৃতিটি কোন শর্তের অধীনে রয়েছে তা দেখাতে সাহায্য করে। উদাহরণ স্বরূপ, x + 1 = 0 বিবৃতিটি বিবেচনা করলে, x যদি 1 দিয়ে প্রতিস্থাপিত হয়, তাহলে এটি বোঝায় 1 + 1 = 2 = 0, যা মিথ্যা, এটি বোঝায় যে x + 1 = 0 হলে x 1 হতে পারে না।

x এবং y যদি পূর্ণসংখ্যা, মূলদ বা বাস্তব সংখ্যা হয়, তাহলে xy = 0 বোঝায় x = 0 অথবা y = 0 । abc = 0 বিবেচনা করুন। তারপর, x এর বদলে a এবং y এর বদলে bc প্রতিস্থাপন করলে, আমরা a = 0 বা bc = 0 পাবো। তারপর আমরা, x = b এবং y = c প্রতিস্থাপন করে দেখাতে পারি যে bc = 0 হলে b = 0 বা c = 0 । অতএব, abc = 0 হলে, a = 0 বা ( b = 0 বা c = 0 ), সুতরাং abc = 0 দ্বারা বোঝায় a = 0 বা b = 0 বা c = 0 ।

যদি " ab = 0 বোঝায় a = 0 বা b = 0 " হিসাবে বলা হয়, তাহলে " abc = 0 বিবেচনা করুন " বলার ক্ষেত্রে প্রতিস্থাপন করার সময় পদের দ্বন্দ্ব তৈরি হবে। তবুও উপরের যুক্তিটি এখনও বৈধ যে যদি abc = 0 হয় তবে a = 0 বা b = 0 বা c = 0 হলে, a = a এবং b = bc এর পরিবর্তে, একটি a এর পরিবর্তে a এবং bc এর জন্য b (এবং) bc = 0 এর সাথে, b এর জন্য a এবং c এর জন্য b )। এ থেকে বুঝা যায় যে একটি বিবৃতিতে পদ্গুলো প্রতিস্থাপন করার মানে এই না যে বিবৃতির পদগুলো সর্বদা প্রতিস্থাপিত পদগুলোর সমান হবে৷ এক্ষেত্রে এটা স্পষ্ট যে আমরা যদি মূল সমীকরণের a পদকে a অভিব্যক্তি দ্বারা প্রতিস্থাপন করি, তাহলে "ab = 0 মানে a = 0 বা b = 0 " বিবৃতিতে a-কে নির্দেশ করবেনা।

বীজগাণিতিক সমীকরণ সমাধান করা

আরও দেখুন: সমীকরণ সমাধান

একটি সাধারণ বীজগাণিতিক সমস্যা।

নীচে আলোচ্য অনুচ্ছেদ্গুলোতে সচরাচর ব্যবহৃত কিছু বীজগাণিতিক সমীকরণের উদাহরণ দেয়া হয়েছে।

একটি সহগের রৈখিক সমীকরণ

মূল নিবন্ধ: রৈখিক সমীকরণ

রৈখিক সমীকরণগুলো এদের নামের মতোই, কারণ যখন এদেরকে প্লট করা হয়, তারা একটি সরল রেখাকেই বর্ণনা করে। সমাধান করার জন্য সবচেয়ে সহজ সমীকরণ হল রৈখিক সমীকরণ যার শুধুমাত্র একটি চলক রয়েছে। তারা শুধুমাত্র ধ্রুবক সংখ্যা এবং সূচক ছাড়া একটি একক চলক নিয়ে গঠিত। উদাহরণ হিসাবে, বিবেচনা করুন:

সমস্যা: যদি একটি শিশুর বয়স দ্বিগুণ করা হয় এবং ৪ যোগ করা হয়, তাহলে ফলাফল হবে ১২। শিশু বয়স কত হল?

সমতুল্য সমীকরণ: $2x+4=12$ যেখানে শিশুর বয়স x

এধরনের সমীকরণ সমাধানের জন্য, সমীকরণের উভয়পক্ষকে একই সংখ্যা দিয়ে যোগ, বিয়োগ, গুন বা ভাগ করে চলককে সমীকরণের একপাশে পাঠাতে হয়। চলক একপাশে চলে গেলে, সমীকরণের অপর পক্ষই হচ্ছে চলকের মান। সমস্যা এবং এর সমাধান এভাবে করা হয়ঃ

x এর জন্য সমাধান করা হচ্ছে

1. সমাধানের সমীকরণ:	$2x+4=12$
2. উভয় দিক থেকে ৪ বিয়োগ করুন:	$2x+4-4=12-4$
3. সহজ করে দেখালে:	$2x=8$
4. উভয় পক্ষকে ২ দিয়ে ভাগ করুন:	${\frac {2x}{2}}={\frac {8}{2}}$
5. সমাধানটি দাড়ায়:	$x=4$

কথায়: শিশুটির বয়স ৪ বছর।

একটি চলক সহ রৈখিক সমীকরণের সাধারণ রূপটি এভাবে লেখা যেতে পারে: $ax+b=c$

একই পদ্ধতি অনুসরণ করে (যেমন, সমীকরণের উভয় পক্ষ থেকে b বিয়োগ করে এবং a দ্বারা ভাগ করে), সাধারণ সমাধানকে এভাবে দেখানো যায়, x$x={\frac {c-b}{a}}$

দুটি চলক সহ রৈখিক সমীকরণ

যে বিন্দুতে রেখা দুটি ছেদ করে সেখানে দুটি সমীকরণের একটি একক সমাধান পাওয়া যায়

দুটি চলক সহ একটি রৈখিক সমীকরণের অনেকগুলি (অর্থাৎ অসীম সংখ্যক) সমাধান রয়েছে। উদাহরণ স্বরূপ:

সমস্যা: একজন বাবা তার ছেলের চেয়ে ২২ বছরের বড়। তাদের বয়স কত?

সমতুল্য সমীকরণ: $y=x+22$ যেখানে y পিতার বয়স, x পুত্রের বয়স।

এটা নিজে থেকে সমাধান করা যাবে না. যদি ছেলের বয়স জানা যেতো, তবে দুটি অজানা (চলক) থাকত না। সমস্যাটি তখন শুধুমাত্র একটি চলকের রৈখিক সমীকরণে পরিণত হতো, যা উপরে বর্ণিত পদ্ধতিতে সমাধান করা যেতে পারে।

উদাহরণস্বরূপ, যদি:

সমস্যা

১০ বছর পরেরে, বাবা তার ছেলের চেয়ে দ্বিগুণ বয়সী হবেন।

সমতুল্য সমীকরণ

${\begin{aligned}y+10&=2\times (x+10)\\y&=2\times (x+10)-10&&{\text{Subtract 10 from both sides}}\\y&=2x+20-10&&{\text{Multiple out brackets}}\\y&=2x+10&&{\text{Simplify}}\end{aligned}}$

এখন দুটি সম্পর্কিত রৈখিক সমীকরণ রয়েছে, প্রতিটিতে দুটি অজানা চলক রয়েছে, যা একটি রৈখিক সমীকরণকে অন্যটি থেকে বিয়োগ করে শুধুমাত্র একটি চলকের রৈখিক সমীকরণে পরিণত করতে সাহায্য করে (এটিকে নির্মূল পদ্ধতি বলা হয়):

${\begin{cases}y=x+22&{\text{First equation}}\\y=2x+10&{\text{Second equation}}\end{cases}}$

${\begin{aligned}&&&{\text{Subtract the first equation from}}\\(y-y)&=(2x-x)+10-22&&{\text{the second in order to remove }}y\\0&=x-12&&{\text{Simplify}}\\12&=x&&{\text{Add 12 to both sides}}\\x&=12&&{\text{Rearrange}}\end{aligned}}$

অন্য কথায়, ছেলের বয়স ১২, এবং যেহেতু বাবা ২২ বছরের বড়, তার বয়স অবশ্যই ৩৪ হবে। ১০ বছর পরে, ছেলের বয়স হবে ২২, এবং বাবার বয়স তার দ্বিগুণ হবে, অর্থাৎ ৪৪। এই সমস্যাটি সমীকরণের সংশ্লিষ্ট প্লটে চিত্রিত করা হয়েছে।

এই ধরণের সমীকরণগুলো সমাধান করার অন্যান্য উপায়গুলোর জন্য, নীচে দেখুন, রৈখিক সমীকরণের সিস্টেম ।

দ্বিঘাত সমীকরণ

মূল নিবন্ধ: দ্বিঘাত সমীকরণ

$y=x^{2}+3x-10$ এর দ্বিঘাত সমীকরণের প্লটটি দেখাচ্ছে মূল $x=-5$ এবং $x=2$ এ, এবং এই দ্বিঘাতকে এভাবে লেখা যেতে পারে $y=(x+5)(x-2)$

দ্বিঘাত সমীকরণ হল সেই সমীকরণ যা ২ এর সূচক সহ একটি পদকে অন্তর্ভুক্ত করে, উদাহরণস্বরূপ, $x^{2}$, এবং উচ্চতর সূচক সহ কোন পদ সেখানে থাকবেনা। নামটি ল্যাটিন কোয়াড্রাস থেকে এসেছে, যার অর্থ বর্গক্ষেত্র। সাধারণভাবে, একটি দ্বিঘাত সমীকরণকে $ax^{2}+bx+c=0$ আকারে প্রকাশ করা যেতে পারে, যেখানে a শূন্য নয় (যদি এটি শূন্য হতো, তাহলে সমীকরণটি দ্বিঘাত এর পরিবর্তে রৈখিক হতো)। এই কারণে একটি দ্বিঘাত সমীকরণে অবশ্যই $ax^{2}$ থাকতে হবে, যা দ্বিঘাত শব্দ হিসাবে পরিচিত। তাই $a\neq 0$, হওয়ার ফলে এটিকে আমরা a দ্বারা ভাগ করতে পারি এবং সমীকরণটিকে আদর্শ আকারে পুনর্বিন্যাস করতে পারি

$x^{2}+px+q=0$

যেখানে $p={\frac {b}{a}}$ এবং $q={\frac {c}{a}}$ . বর্গাকার সমাপ্তি নামে পরিচিত একটি প্রক্রিয়ায় এটি সমাধান করলে এটিকে এই দ্বিঘাত সূত্রে রূপান্তরিত করা যায়

$x={\frac {-b\pm {\sqrt {b^{2}-4ac}}}{2a}},$

যেখানে "±" প্রতীকটি নির্দেশ করে

$x={\frac {-b+{\sqrt {b^{2}-4ac}}}{2a}}\quad {\text{and}}\quad x={\frac {-b-{\sqrt {b^{2}-4ac}}}{2a}}$

উভয়েই দ্বিঘাত সমীকরণের সমাধান।

দ্বিঘাত সমীকরণগুলোকে ফ্যাক্টরাইজেশন ব্যবহার করে সমাধান করা যেতে পারে (যার বিপরীত প্রক্রিয়াটি সম্প্রসারণ, তবে দুটি রৈখিক পদের জন্য কখনও কখনও ফয়েলিং বোঝানো হয়)। ফ্যাক্টরিংয়ের উদাহরণ হিসাবে:

$x^{2}+3x-10=0,$

যা নিচের সমীকরণের মতোই

$(x+5)(x-2)=0.$

এটি শূন্য-গুণন বৈশিষ্ট্য অনুসরণ করে যেখানে, হয় $x=2$ অথবা $x=-5$ হল সমাধান, যেহেতু সুনির্দিষ্টভাবে একটি ফ্যাক্টর অবশ্যই শূন্যের সমান হতে হবে। জটিল সংখ্যা পদ্ধতিতে সমস্ত দ্বিঘাত সমীকরণের দুটি সমাধান থাকবে, কিন্তু বাস্তব সংখ্যা পদ্ধতিতে কোনো সমাধানের প্রয়োজন নেই। উদাহরণ স্বরূপ,

$x^{2}+1=0$

এক্ষেত্রে কোনো বাস্তব সংখ্যার সমাধান নেই কারণ কোনো বাস্তব সংখ্যার বর্গ −1 এর সমান নয়। কখনও কখনও একটি দ্বিঘাত সমীকরণের ২ বহুগুণের একটি মূল থাকে, যেমন:

$(x+1)^{2}=0.$

এই সমীকরণের জন্য, −1 হল 2 গুণের মূল। এর মানে হল −1 দুবার দেখা যাচ্ছে, যেহেতু সমীকরণটিকে ফ্যাক্টর আকারে এভাবে লেখা যেতে পারে

$[x-(-1)][x-(-1)]=0.$

জটিল সংখ্যা

সমস্ত দ্বিঘাত সমীকরণের জটিল সংখ্যায় ঠিক দুটি সমাধান থাকে (তবে তারা একে অপরের সমানও হতে পারে), এই বিভাগে বাস্তব সংখ্যা, কাল্পনিক সংখ্যা এবং বাস্তব ও কাল্পনিক সংখ্যার যোগফল অন্তর্ভুক্ত থাকে। জটিল সংখ্যাগুলো প্রথমে দ্বিঘাত সমীকরণ এবং দ্বিঘাত সূত্র শেখানোর সময় উদ্ভূত হয়। উদাহরণস্বরূপ, দ্বিঘাত সমীকরণটি

$x^{2}+x+1=0$

যার সমাধান

$x={\frac {-1+{\sqrt {-3}}}{2}}\quad \quad {\text{and}}\quad \quad x={\frac {-1-{\sqrt {-3}}}{2}}.$

থেকে ${\sqrt {-3}}$ কোনো বাস্তব সংখ্যা নয়, x এর জন্য এই দুটি সমাধানই জটিল সংখ্যা।

সূচকীয় এবং লগারিদমিক সমীকরণ

মূল নিবন্ধ: লগারিদম

লগারিদম থেকে বেস 2 এর গ্রাফটি x অক্ষ (অনুভূমিক অক্ষ) কে 1 এ অতিক্রম করে এবং স্থানাংক (2, 1), (4, 2), এবং (8, 3) বিন্দুগুলোর মধ্য দিয়ে যায়। উদাহরণস্বরূপ, log₂(8) = 3, কারণ 2³ = 8.। গ্রাফটি যথেচ্ছভাবে y অক্ষের কাছাকাছি চলে যায়, কিন্তু এটিতে মিলিত বা ছেদ করে না।

একটি সূচকীয় সমীকরণ হল একটি ফর্ম যা $a>0$ এর জন্য $a^{x}=b$, যার সমাধান হচ্ছে

$X=\log _{a}b={\frac {\ln b}{\ln a}}$

যেখানে $b>0$ . প্রাথমিক বীজগাণিতিক কৌশলগুলো সমীকরণের সমাধানে পৌঁছানোর আগে উপরে উল্লিখিত উপায়ে একটি প্রদত্ত সমীকরণ পুনরায় লিখতে ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, যদি

$3\cdot 2^{x-1}+1=10$

হয় তাহলে, সমীকরণের উভয় দিক থেকে 1 বিয়োগ করে, এবং তারপর উভয় পক্ষকে 3 দ্বারা ভাগ করলে আমরা পাই

$2^{x-1}=3$

যেখানে

$x-1=\log _{2}3$

বা

$x=\log _{2}3+1.$

লগারিদমিক সমীকরণ হল $a>0$ এর জন্য $log_{a}(x)=b$ ফর্মের একটি সমীকরণ, যার সমাধান

$X=a^{b}.$উদাহরণস্বরূপ, যদি

$4\log _{5}(x-3)-2=6$

হয়, সমীকরণের দুই পক্ষে ২ যোগ করে ৪ দ্বারা ভাগ করলে আমরা পাই

$\log _{5}(x-3)=2$

সেখান থেকে

$x-3=5^{2}=25$

যা থেকে আমরা পাই

$x=28.$

আমূল সমীকরণ

${\overset {}{\underset {}{{\sqrt[{2}]{x^{3}}}\equiv x^{\frac {3}{2}}}}}$

আমূল সমীকরণের মাধ্যমে দেখানো হয়েছে একই সমীকরণ দুইভাবে প্রকাশ করার উপায়। তিনটি বারের মাধ্যমে বুঝানো হয়েছে x এর সকল মানের জন্য সমীকরণটি সত্য।

একটি আমূল সমীকরণ হল এমন একটি সমীকরণ যা একটি মৌলিক চিহ্ন অন্তর্ভুক্ত করে, যার মধ্যে বর্গমূল রয়েছে, ${\sqrt {x}},$ ঘন মূল, ${\sqrt[{3}]{x}}$, এবং n তম শিকড়, ${\sqrt[{n}]{x}}$ . মনে রাখবেন যে একটি n তম মূল সূচক বিন্যাসে পুনরায় লেখা যেতে পারে, যেখানে ${\sqrt[{n}]{x}}$ এর সমতুল্য হলো $x^{\frac {1}{n}}$ . সাধারণ সূচক (শক্তি) এর সাথে মিলিত, তারপর ${\sqrt[{2}]{x^{3}}}$ ( x এর ঘন এর বর্গমূল), হিসাবে পুনরায় লেখা যেতে পারে $x^{\frac {3}{2}}$ . তাই আমূল সমীকরণের একটি সাধারণ রূপ ${\sqrt[{n}]{x^{m}}}=a$ ($x^{\frac {m}{n}}=a$ এর সমতুল্য) যেখানে m এবং n পূর্ণসংখ্যা । এটির বাস্তব সমাধান রয়েছে:

n বিজোড় সংখ্যা	n জোড় সংখ্যা এবং $a\geq 0$	n এবং m জোড় সংখ্যা এবং $a<0$	n জোড় সংখ্যা, m বিজোড় সংখ্যা, এবং $a<0$
$x={\sqrt[{n}]{a^{m}}}$ একইভবে $x=\left({\sqrt[{n}]{a}}\right)^{m}$	$x=\pm {\sqrt[{n}]{a^{m}}}$ একইভাবে $x=\pm \left({\sqrt[{n}]{a}}\right)^{m}$	$x=\pm {\sqrt[{n}]{a^{m}}}$	কোন বাস্তব সমাধান নেই

উদাহরণস্বরূপ, যদি

$(x+5)^{2/3}=4$

যেহেতু জানা যায় যে $x=2$ সত্য, তাহলে মূল দুটি সমীকরণের যেকোনো একটি দ্বারা ( x এর পরিবর্তে 2 ব্যবহার করে) নির্ণয় করা সম্ভব যে $y=3$ তাহলে এই সমস্যার সম্পূর্ণ সমাধান

${\begin{aligned}x+5&=\pm ({\sqrt {4}})^{3},\\x+5&=\pm 8,\\x&=-5\pm 8,\end{aligned}}$

এবং এর ফলে

$x=3\quad {\text{or}}\quad x=-13$

রৈখিক সমীকরণ সমাধানের পদ্ধতি

মূল নিবন্ধ: রৈখিক সমীকরণের সিস্টেমসমূহ

দুটি চলক সহ রৈখিক সমীকরণের একটি সিস্টেম সমাধান করার জন্য বিভিন্ন পদ্ধতি রয়েছে।

নির্মূল পদ্ধতি

সমীকরণের জন্য করা সমাধান সেট $x-y=-1$ এবং $3x+y=9$ এর একক বিন্দু (2, 3)।

রৈখিক সমীকরণের একটি সিস্টেম সমাধানে নির্মূল পদ্ধতি ব্যবহারের উদাহরণ:

${\begin{cases}4x+2y&=14\\2x-y&=1.\end{cases}}$

দ্বিতীয় সমীকরণের পদগুলিকে 2 দ্বারা গুণ করে:

$4x+2y=14$

$4x-2y=2.$

দুটি সমীকরণ একসাথে যোগ করলে পাওয়া যায়:

$8x=16$

যা সহজ করে

$x=2.$

যেহেতু আমরা জানি যে x$x=2$, তাহলে আমরা আসল দুটি সমিকরং থেকে (x এর বদলে ২ ব্যবহার করে) নির্ণয় করতে পারি যে y

$y=3$, সমস্যাটির পূর্ণ সমাধান দাড়ায়

${\begin{cases}x=2\\y=3.\end{cases}}$

এটিই সমাধানের একমাত্র উপায় নয়; চাইলে y এর সমাধান x এর আগে করা যেতো।

প্রতিস্থাপন পদ্ধতি

রৈখিক সমীকরণের একই সিস্টেম সমাধান করার আরেকটি উপায় হল প্রতিস্থাপন পদ্ধতি।

${\begin{cases}4x+2y&=14\\2x-y&=1.\end{cases}}$

দুটি সমীকরণের একটি ব্যবহার করে y এর সমতুল্য নির্ণয় করা যেতে পারে। দ্বিতীয় সমীকরণ ব্যবহার করে:

$2x-y=1$

সমীকরণের প্রতিটি দিক থেকে $2x$ বিয়োগ করে:

${\begin{aligned}2x-2x-y&=1-2x\\-y&=1-2x\end{aligned}}$

এবং −1 দ্বারা গুণ করে:

$y=2x-1.$

মূল সিস্টেমের প্রথম সমীকরণে এ y এর মান ব্যবহার করে:

${\begin{aligned}4x+2(2x-1)&=14\\4x+4x-2&=14\\8x-2&=14\end{aligned}}$

সমীকরণের প্রতিটি পাশে 2 যোগ করে:

${\begin{aligned}8x-2+2&=14+2\\8x&=16\end{aligned}}$

সহজ করে লিখলে

$x=2$

যেকোন একটি সমীকরণে এই মানটি ব্যবহার করলে, আগের পদ্ধতির মতো একই সমাধান পাওয়া যায়।

${\begin{cases}x=2\\y=3.\end{cases}}$

এটিই সমীকরণগুলো সমাধানের একমাত্র উপায় নয়; এই ক্ষেত্রেও, x এর আগে y এর সমাধান করা যেত।

রৈখিক সমীকরণের অন্যান্য ধরনসমূহ

অসামঞ্জস্যপূর্ণ সিস্টেম

সমীকরণ $3x+2y=6$ এবং $3x+2y=12$ একে অপরের সমান্তরাল এবং একে অপরকে ছেদ করতে পারে না, ফলে এরা অমীমাংসিত।

একটি দ্বিঘাত সমীকরণের প্লট (লাল) এবং একটি রৈখিক সমীকরণ (নীল) যা একে অপরকে ছেদ করে না, এবং ফলস্বরূপ এদের কোন সাধারণ সমাধান নেই।

উপরের উদাহরণে, একটি সমাধান বিদ্যমান। কিন্তু, সমীকরণের এমন সিস্টেমও রয়েছে যার কোন সমাধান নেই। এই ধরনের ব্যবস্থাকে বলা হয় অসামঞ্জস্যপূর্ণ সিস্টেম। এটির একটি উদাহরণ হল

${\begin{cases}{\begin{aligned}x+y&=1\\0x+0y&=2\,.\end{aligned}}\end{cases}}$

0≠2 হিসাবে, সিস্টেমের দ্বিতীয় সমীকরণের কোন সমাধান নেই। অতএব, এই সিস্টেমের কোন সমাধান নেই। যাইহোক, সমস্ত অসামঞ্জস্যপূর্ণ সিস্টেম প্রথমবার দেখলেই বোঝা যায়না। একটি উদাহরণ হিসাবে, এই সিস্টেমটি বিবেচনা করুন

${\begin{cases}{\begin{aligned}4x+2y&=12\\-2x-y&=-4\,.\end{aligned}}\end{cases}}$

দ্বিতীয় সমীকরণের উভয় পাশে 2 দ্বারা গুণ করলে এবং প্রথমটির সাথে যোগ করলে ফলাফল পাওয়া যায়

$0x+0y=4\,,$

যার আসলেই কোন সমাধান নেই।

অনির্ধারিত সিস্টেম

এমন সিস্টেমও রয়েছে যার অসীম অনেকগুলি সমাধান রয়েছে, একটি অনন্য সমাধান সহ একটি সিস্টেমের বিপরীতে (অর্থাৎ, x এবং y এর মানগুলির একটি অনন্য জোড়া) উদাহরণস্বরূপ:

${\begin{cases}{\begin{aligned}4x+2y&=12\\-2x-y&=-6\end{aligned}}\end{cases}}$

দ্বিতীয় সমীকরণে y বিচ্ছিন্ন করা:

$y=-2x+6$

এবং সিস্টেমের প্রথম সমীকরণে এই মানটি ব্যবহার করলে:

${\begin{aligned}4x+2(-2x+6)=12\\4x-4x+12=12\\12=12\end{aligned}}$

সমতাটি সত্য হলেও, এটি x এর জন্য কোন মান প্রদান করে না। প্রকৃতপক্ষে, কেউ সহজেই যাচাই করতে পারে (শুধুমাত্র x এর কিছু মান পূরণ করে) যে x এর যেকোনো মানের জন্য একটি সমাধান আছে যতক্ষণ না $y=-2x+6$ . এই সিস্টেমের জন্য অসীম সংখ্যক সমাধান রয়েছে।

ওভার- এবং আন্ডারডেটারমিনড সিস্টেম

রৈখিক সমীকরণের সংখ্যার চেয়ে বেশি চলক উপস্থিত এমন সিস্টেমগুলোকে বলা হয় আন্ডারডেটারমিনড । এই ধরনের কোন সিস্টেমে, যদি কোন সমাধান থেকেও থাকে, সেটি অনন্য হয় না বরং তাদের অসীম সংখ্যক সমাধান সম্ভব। এই ধরনের ব্যবস্থার একটি উদাহরণ

${\begin{cases}{\begin{aligned}x+2y&=10\\y-z&=2.\end{aligned}}\end{cases}}$

এটি সমাধান করার সময়, কিছু চলককে অন্য চলকের ফাংশন হিসাবে প্রকাশ করার প্রয়োজন পরে, যদি কোনো সমাধানও বিদ্যমান থাকে তবে সমস্ত সমাধানকে সংখ্যাগতভাবে প্রকাশ করতে পারে না কারণ সেক্ষেত্রে সমাধানের সংখ্যা অসীম সংখ্যক হয়ে থাকে।

চলকের চেয়ে বেশি সংখ্যক সমীকরণ যেই সিস্টেমে থাকে তাকে ওভারডিটারমিনড সিস্টেম বলা হয়। যদি একটি ওভারডিটারমিনড সিস্টেমের কোনো সমাধান থাকে, সেগুলো কিছু সমীকরণের রৈখিক সমন্বয় হয়ে থাকে।

আরো দেখুন

• বীজগণিতের ইতিহাস
• বাইনারি অপারেশন
• গাউসিয়ান নির্মূল
• গণিত শিক্ষা
• নম্বর লাইন
• বহুপদ
• বাতিলকরণ
• তারস্কির উচ্চ বিদ্যালয় বীজগণিত সমস্যা

তথ্যসূত্র

• লিওনহার্ড অয়লার, বীজগণিতের উপাদান, 1770। ইংরেজি অনুবাদ তারকুইন প্রেস, 2007,আইএসবিএন ৯৭৮-১-৮৯৯৬১৮-৭৯-৮, এছাড়াও অনলাইন ডিজিটাইজড সংস্করণ 2006, 1822।
• চার্লস স্মিথ, কর্নেল ইউনিভার্সিটি লাইব্রেরি হিস্টোরিক্যাল ম্যাথ মনোগ্রাফে বীজগণিতের উপর একটি গ্রন্থ ।
• রেডেন, জন। প্রাথমিক বীজগণিত ওয়েব্যাক মেশিনে আর্কাইভকৃত ২০১৬-০৬-১০ তারিখে </link> . ফ্ল্যাট ওয়ার্ল্ড নলেজ, 2011

বহিঃসংযোগ

• উইকিমিডিয়া কমন্সে প্রাথমিক বীজগণিত সম্পর্কিত মিডিয়া দেখুন।