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उत्तर समझें — चरण दर चरण

खण्ड ब (B) · दीर्घ उत्तरीय · प्रश्न 32
द्विघात समीकरण (Quadratic equation) ax² + bx + c = 0 जहाँ a, b तथा c वास्तविक संख्याएँ हैं तथा a ≠ 0 तो सिद्ध करें कि x = (−b ± √(b² − 4ac)) / 2a.

दिया हुआ (Given)

ax² + bx + c = 0, जहाँ a ≠ 0 और a, b, c वास्तविक हैं।

सिद्ध करना है (To prove)

वास्तविक मूलों (Roots) के लिए x = [−b ± √(b² − 4ac)]/(2a) सिद्ध करना है।

प्रमाण का तरीका (Proof plan)

दोनों ओर समान पद जोड़कर पूर्ण वर्ग (Perfect square) बनाएँगे। फिर धन और ऋण दोनों वर्गमूल (Square root) लेकर x को अलग करेंगे।

प्रमाण में प्रयुक्त विधि (Method)

ax² + bx + c = 0 को a से भाग देकर x² + (b/a)x = −c/a लिखते हैं। दोनों पक्षों में (b/2a)² जोड़कर पूर्ण वर्ग बनता है और वहीं से द्विघाती सूत्र प्राप्त होता है।

चरण (Step) 1 — पहले गुणांक (Coefficient) से भाग दें

a ≠ 0 है, इसलिए ax² + bx + c = 0 को a से भाग दे सकते हैं: x² + (b/a)x = −c/a।

चरण (Step) 2 — पूर्ण वर्ग बनाएँ

x के गुणांक का आधा b/(2a) है। दोनों ओर उसका वर्ग b²/(4a²) जोड़ें: [x + b/(2a)]² = (b² − 4ac)/(4a²)।

चरण (Step) 3 — वर्गमूल लें

इसे [2ax + b]² = b² − 4ac भी लिख सकते हैं। D = b² − 4ac ≥ 0 हो तो 2ax + b = ±√D। दोनों चिह्न लेना जरूरी है।

चरण (Step) 4 — x अलग करें

2ax = −b ± √D। अतः x = [−b ± √(b² − 4ac)]/(2a)। पूरे अंश (Numerator) का 2a से भाग है।

चरण (Step) 5 — स्थितियाँ लिखें

D > 0 पर दो भिन्न वास्तविक मूल; D = 0 पर दो बराबर वास्तविक मूल; D < 0 पर वास्तविक मूल नहीं। इस प्रकार वास्तविक मूलों के लिए सूत्र सिद्ध हुआ।

निष्कर्ष (Conclusion)

D = b² − 4ac ≥ 0 होने पर x = [−b ± √D]/(2a)। D < 0 पर वास्तविक मूल नहीं हैं।

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