सारांश
यह पाठ उन समीकरणों और असमीकरणों को हल करता है जिनमें अज्ञात त्रिकोणमितीय फलनों के भीतर आता है। पहले यह , और के पूरी वास्तविक रेखा पर व्यापक हल सिद्ध करता है, जो प्रतिलोम फलनों से प्राप्त एक चक्कर के हलों को आवर्तिता द्वारा आगे बढ़ाते हैं, और गिनता है कि उनमें से कितने किसी दिए गए अंतराल में पड़ते हैं। फिर यह सिखाता है कि सर्वसमिकाओं से, गुणनखंडन से या अपवर्त्य कोणों से हल होने वाले समीकरणों को दो ज्याओं या दो कोज्याओं की बराबरी के द्वारा इन प्रारंभिक समीकरणों में कैसे बदला जाता है; यह ज्या और कोज्या में रैखिक समीकरणों को हरात्मक रूप से, उनके हल के अस्तित्व की शर्त सहित, और समघात समीकरणों को हल करता है, और दिखाता है कि भाग देने से हल कैसे खो जाते हैं और वर्ग करने से कैसे जुड़ जाते हैं। अंत में, यह मात्रक वृत्त और चिह्न-सारणियों से एक चक्कर में असमीकरणों को हल करता है और उन्हें आवर्ती रूप से आगे बढ़ाता है।
अधिगम उद्देश्य
- ज्या, कोज्या और स्पर्शज्या के प्रारंभिक समीकरणों के व्यापक हल सिद्ध करना और लागू करना, और किसी दिए गए अंतराल में उनके हल गिनना।
- सर्वसमिकाओं, गुणनखंडन, दो ज्याओं या दो कोज्याओं की बराबरी और हरात्मक रूप के द्वारा किसी त्रिकोणमितीय समीकरण को प्रारंभिक समीकरणों में बदलना, और यह निर्णय करना कि ज्या और कोज्या में रैखिक समीकरण का हल कब होता है।
- भाग देने पर खोने वाले हलों और वर्ग करने या गुणा करने पर जुड़ने वाले हलों को पहचानना, और प्राप्त प्रत्येक हल की मूल समीकरण में जाँच करना।
- मात्रक वृत्त और चिह्न-सारणियों से एक चक्कर में त्रिकोणमितीय असमीकरणों को हल करना, और उनका व्यापक हल लिखना।
प्रारंभिक समीकरणों के व्यापक हल
त्रिकोणमितीय समीकरण ऐसा समीकरण है जिसमें अज्ञात त्रिकोणमितीय फलनों के कोणांक में आता है, जैसे या ; उसे हल करने का अर्थ है उसे संतुष्ट करने वाली सभी वास्तविक संख्याओं का समुच्चय ज्ञात करना। प्रतिलोम त्रिकोणमितीय फलन विषयक पाठ में प्रारंभिक समीकरणों की प्रमेय सिद्ध की गई, जो और के हल में देती है। अब, ज्या और कोज्या का आवर्तकाल है, और स्पर्शज्या का आवर्तकाल , जैसा त्रिकोणमितीय फलन और उनके आलेख विषयक पाठ में है; इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि प्रत्येक हल अनंत बार दोहराया जाता है, और सभी हलों का वर्णन करने के लिए उन्हें ऐसे अंतराल में जानना पर्याप्त है जिसकी लंबाई एक आवर्तकाल हो। ऐसे अंतराल से पूरी रेखा तक जाने देने वाला तथ्य प्रथम चक्कर में समानयन की प्रमेय का एक रूपांतर है, जो कोण और उनकी माप विषयक पाठ में सिद्ध की गई।
मान लीजिए और वास्तविक संख्याएँ हैं। प्रत्येक वास्तविक के लिए एक अद्वितीय पूर्णांक का अस्तित्व है जिसके लिए ।
पैमाने का एक परिवर्तन अंतराल को प्रथम चक्कर पर ले जाता है, और प्रथम चक्कर में समानयन की प्रमेय वांछित पूर्णांक देती है। आकृति , और का उपयोग करती है।
प्रमाण
मान लीजिए वह संख्या है जो में से घटाकर और से गुणा करके प्राप्त होती है। प्रथम चक्कर में समानयन की प्रमेय से, एक अद्वितीय पूर्णांक और एक अद्वितीय , जो में है, ऐसे हैं कि ।
हम से गुणा करते हैं, जो धनात्मक है और असमिकाओं को बनाए रखता है, और जोड़ते हैं: संख्या वांछित अंतराल में है। आकृति में, और ।
अद्वितीयता: यदि कोई पूर्णांक भी को संतुष्ट करता है, तो घटाने और से गुणा करने पर मिलता है कि , में है, अतः उसी प्रकार का एक और वियोजन है जैसा उपपत्ति के आरंभ में था; समानयन की प्रमेय द्वारा दी गई अद्वितीयता से, ।
मान लीजिए एक वास्तविक संख्या है जिसके लिए । के हल संख्याएँ और हैं, और के हल संख्याएँ और हैं, जहाँ पूर्णांकों पर चलता है। प्रत्येक वास्तविक के लिए, के हल संख्याएँ हैं, जहाँ पूर्णांक है। यदि , तो ज्या और कोज्या के समीकरणों का कोई हल नहीं होता।
समुच्चयों और तार्किक संयोजकों के संकेतन में प्रमेय इस प्रकार लिखी जाती है:
पहले में काम किया जाता है, जो एक चक्कर है, दो आधों में बँटा हुआ: में ज्या दृढ़तः वर्धमान है, मुख्य मान अंतरालों पर एकदिष्टता की प्रमेय से, जिसे प्रतिलोम फलनों वाला पाठ चाप-लंबाई के अनुसार गमन के अभिगृहीत से निकालता है, और में संपूरक कोणों की सममिति काम करती है, जो त्रिकोणमितीय अनुपातों वाले पाठ से है। प्रमेयिका परिणाम को पूरी रेखा तक बढ़ाती है, और कोज्या का समीकरण ज्या के समीकरण में बदल जाता है। आकृतियाँ का उपयोग करती हैं, जिसमें ।
प्रमाण
मान लीजिए , जो में है और को संतुष्ट करता है। चूँकि ज्या उस अंतराल पर दृढ़तः वर्धमान है, वह वहाँ एक ही मान दो बार नहीं लेती: चक्कर के पहले आधे में एकमात्र हल है। मात्रक वृत्त पर, दाएँ अर्धवृत्त का वह बिंदु है जो ऊँचाई पर है।
यदि , में है, तो कोण , में है और उसकी ज्या वही है जो की है। ऊपर सिद्ध परिणाम से, हल ठीक तब है जब : ऊँचाई वाली क्षैतिज रेखा बाएँ अर्धवृत्त को सममित बिंदु पर काटती है।
अब मान लीजिए कोई भी वास्तविक संख्या है। प्रमेयिका से, और लेकर, लिखा जाता है, जहाँ अध्ययन किए गए चक्कर में है, और आवर्तिता से । इसलिए हल है यदि और केवल यदि , या है।
विलोमतः, इन दोनों कुलों की प्रत्येक संख्या हल है, यह भी आवर्तिता से। ज्या के आलेख में, रेखा वक्र को प्रत्येक आवर्तकाल में दो बिंदुओं पर काटती है। यदि या , तो दोनों कुल संपाती हो जाते हैं, क्योंकि और में के एक गुणज का अंतर है, और प्रत्येक आवर्तकाल में प्रतिच्छेद का एक ही बिंदु होता है।
कोज्या के लिए पूरक कोणों की सममिति का, और प्रतिलोम फलनों वाले पाठ की पूरक कोणों की प्रमेय का उपयोग होता है। ऊपर का परिणाम कोण पर लागू करने से दो कुल मिलते हैं।
को अलग करने पर कुल और हैं; चूँकि पूर्णांकों पर चलता है जब उन पर चलता है, ये कथन वाले कुल ही हैं। वृत्त पर, बिंदु और , जहाँ , उस ऊर्ध्वाधर रेखा के दो प्रतिच्छेद बिंदु हैं जिसका भुज है।
स्पर्शज्या के लिए, जिसका आवर्तकाल है, प्रमेयिका और के साथ लागू होती है: यदि जहाँ , में है, जिस पर स्पर्शज्या पर एकैकी आच्छादन है, तो एकमात्र हल है; बिंदु नहीं गिना जाता, क्योंकि वहाँ स्पर्शज्या परिभाषित नहीं है। यदि , तो न ज्या और न कोज्या मान लेती है, क्योंकि उनके मान में हैं।
उदाहरण के लिए, चूँकि , के हल नीचे के दो कुलों की संख्याएँ हैं; पहले कुल में और दूसरे में लेने पर में स्थित दो हल मिलते हैं, जो और हैं, जैसा प्रतिलोम फलनों वाले पाठ में था।
के हल दो कुल और बनाते हैं, जो मिलकर के पूर्णांक गुणज हैं; के हल हैं, जो मिलकर संख्याएँ हैं। ये दो संक्षिप्त वर्णन अक्सर काम आते हैं:
किसी अंतराल में हलों की संख्या
त्रिकोणमितीय समीकरणों के प्रश्न प्रायः किसी अंतराल तक सीमित रहते हैं, लगभग हमेशा तक। प्रमेयिका कहती है कि के रूप के प्रत्येक कुल का में ठीक एक सदस्य होता है, चाहे जो हो; इससे किसी भी चक्कर में प्रारंभिक समीकरणों के हलों की संख्या निकलती है।
मान लीजिए और वास्तविक संख्याएँ हैं। यदि , तो समीकरण और में से प्रत्येक के में ठीक दो हल हैं, और यदि , तो ठीक एक। समीकरण का में ठीक एक हल है।
प्रमेयिका से, हलों का प्रत्येक कुल चक्कर को एक ही सदस्य देता है; यह जानना पर्याप्त है कि ज्या के दो कुल, या कोज्या के दो कुल, कब एक ही कुल होते हैं। आकृतियाँ का उपयोग करती हैं, और के साथ।
प्रमाण
मान लीजिए एक वास्तविक संख्या है। प्रमेयिका से, के साथ, एक अद्वितीय पूर्णांक का अस्तित्व है जिसके लिए , में है: संख्याओं का कुल, जहाँ पूर्णांक है, चक्कर में ठीक एक सदस्य रखता है।
मान लीजिए , जो में है। यदि ज्या के दोनों कुलों का कोई उभयनिष्ठ सदस्य है, तो वे एक ही कुल हैं, और यह ठीक तब होता है जब , या हो, अर्थात जब । इसलिए यदि , तो दोनों कुल चक्कर को दो अलग-अलग हल देते हैं, और यदि , तो केवल एक।
मान लीजिए , जो में है। कोज्या के दोनों कुलों का उभयनिष्ठ सदस्य ठीक तब होता है जब , का पूर्णांक गुणज हो, अर्थात जब , या हो, जो के तुल्य है; गिनती वही है जो ज्या के लिए।
स्पर्शज्या के लिए केवल एक कुल है, जिसके क्रमागत सदस्यों के बीच का अंतर है, और प्रमेयिका, के साथ, उसे में ठीक एक सदस्य देती है। वह सदस्य हल है, क्योंकि कभी के रूप का नहीं होता, जहाँ स्पर्शज्या परिभाषित नहीं है: , में है।
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