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सम्मिश्र संख्याएँ और द्विघातीय समीकरण

x² + 1 = 0 जैसे समीकरण का कोई वास्तविक हल नहीं है, क्योंकि किसी वास्तविक संख्या का वर्ग ऋणात्मक नहीं होता। इसलिए एक नई संख्या i ली गई, जिसमें i² = −1। सम्मिश्र संख्या z = a + ib है: a वास्तविक भाग और b काल्पनिक भाग। जोड़, घटाव, गुणा साधारण बीजगणित जैसे होते हैं, बस i² की जगह −1 लिखें। भाग के लिए ऊपर-नीचे हर के संयुग्मी से गुणा करें। आर्गंड तल पर a + ib बिंदु (a, b) है। संयुग्मी a − ib वास्तविक अक्ष में उसका दर्पण प्रतिबिंब है और मापांक √(a² + b²) मूल बिंदु से दूरी है। जब D = b² − 4ac < 0 हो, तो द्विघात समीकरण के दोनों मूल सम्मिश्र और एक-दूसरे के संयुग्मी होते हैं।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. किसी वास्तविक संख्या का वर्ग ऋणात्मक नहीं होता। इसलिए हम i बनाते हैं, जिसमें i² = −1। 3D में तीर 1 एक चौथाई घूमकर i बनता है, और एक बार और घूमकर −1।
  2. सम्मिश्र संख्या z = a + ib एक बिंदु है। वास्तविक अक्ष पर a कदम दाएँ और काल्पनिक अक्ष पर b कदम ऊपर चलें। यहाँ z = 3 + 2i।
  3. जोड़ने के लिए तीरों को सिरे से सिरा जोड़ें। वास्तविक भाग जुड़ते हैं, काल्पनिक भाग जुड़ते हैं: (3 + 2i) + (1 + 3i) = 4 + 5i।
  4. i से गुणा करने पर तीर 90° घूमता है। घातें देखें: i, −1, −i, 1, और फिर हर 4 कदम पर चक्र दोहराता है।
  5. संयुग्मी z̄ = a − ib वास्तविक अक्ष में दर्पण प्रतिबिंब है। मापांक |z| तीर की लंबाई है: 3 + 4i के लिए यह 5 है।
  6. अब आप खेलें: z₁ और z₂ चुनें, फिर जोड़ें, घटाएँ, गुणा या भाग करें। या D < 0 वाला द्विघात समीकरण लिखें और उसके दो सम्मिश्र मूल देखें।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

क्या i सिर्फ़ एक काल्पनिक चाल है?

नहीं। i एक चौथाई घुमाव है। 3D में 1 को i से गुणा करने पर तीर 90° घूमकर i पर आता है, और फिर घूमकर −1 पर। यही i² = −1 है।

b वास्तविक संख्या है, फिर इसे काल्पनिक भाग क्यों कहते हैं?

b खुद वास्तविक है; यह बताता है कि काल्पनिक अक्ष पर कितना ऊपर जाना है। 3D में 3 + 2i यानी 3 कदम दाएँ, 2 कदम ऊपर।

एक सम्मिश्र संख्या दूसरी से बड़ी क्यों नहीं कह सकते?

तल के बिंदु एक रेखा में नहीं होते, इसलिए बाएँ-दाएँ का क्रम नहीं बनता। मूल बिंदु से दूरी (मापांक) की तुलना कर सकते हैं, जैसा चरण 5 के घेरे में दिखता है।

सम्मिश्र संख्याओं का योग सदिशों के योग जैसा क्यों दिखता है?

वास्तविक भाग एक अक्ष पर और काल्पनिक भाग दूसरी अक्ष पर जुड़ते हैं। 3D में लाल तीर नीले तीर के सिरे पर खिसकता है और हरा तीर योग है।

i की बड़ी घात जल्दी कैसे निकालें?

चार चौथाई घुमाव में तीर वापस शुरू पर आ जाता है, इसलिए केवल 4 से भाग का शेषफल मायने रखता है। चरण 4 में पूरा चक्कर देखें।

द्विघात के सम्मिश्र मूल जोड़े में क्यों आते हैं?

सूत्र के ± से p + iq और p − iq मिलते हैं, जो वास्तविक अक्ष में दर्पण प्रतिबिंब हैं। खेल वाले चरण में x² + 2x + 5 = 0 हल करके देखें।

सम्मिश्र संख्याओं की आवश्यकता क्यों?

किसी भी वास्तविक संख्या का वर्ग करें: 3² = 9, (−3)² = 9, 0² = 0। उत्तर कभी ऋणात्मक नहीं आता। इसलिए x² + 1 = 0 का कोई वास्तविक हल नहीं।

इसके लिए एक नई संख्या आयोटा (i) ली गई, जिसमें i² = −1। तो √(−1) = i और √(−9) = 3i।

सम्मिश्र संख्या z = a + ib है, जहाँ a, b वास्तविक हैं। a को वास्तविक भाग Re(z) और b को काल्पनिक भाग Im(z) कहते हैं। वास्तविक संख्याएँ भी सम्मिश्र हैं (b = 0)। 3D का चरण 1 देखें: i यानी 1 का चौथाई घुमाव।

i की घातें

i¹ = i, i² = −1, i³ = −i, i⁴ = 1, फिर यही क्रम दोहराता है। iⁿ निकालने के लिए n को 4 से भाग दें और शेषफल लें। उदाहरण: 102 = 4 × 25 + 2, इसलिए i¹⁰² = −1।

ध्यान दें: √a·√b = √(ab) तभी सही है जब a और b दोनों ऋणात्मक न हों। √(−4)·√(−9) = 2i·3i = 6i² = −6, न कि 6।

सम्मिश्र संख्याओं का बीजगणित

संयुग्मी और मापांक

z = a + ib का संयुग्मी z̄ = a − ib (काल्पनिक भाग का चिह्न बदलें)। मापांक |z| = √(a² + b²)। काम के नियम: z·z̄ = |z|², |z₁z₂| = |z₁||z₂|, |z₁/z₂| = |z₁|/|z₂|।

दो अवास्तविक सम्मिश्र संख्याओं में ‘बड़ी-छोटी’ का अर्थ नहीं होता; केवल उनके मापांक की तुलना कर सकते हैं।

आर्गंड तल

दो लंबवत अक्ष बनाएँ: क्षैतिज वास्तविक अक्ष और ऊर्ध्वाधर काल्पनिक अक्ष। संख्या a + ib बिंदु (a, b) है। इस चित्र को आर्गंड तल (सम्मिश्र तल) कहते हैं।

सम्मिश्र मूल वाले द्विघात समीकरण

ax² + bx + c = 0 के मूल x = (−b ± √D)/2a हैं, जहाँ D = b² − 4ac।

उदाहरण: x² + 2x + 5 = 0, D = −16, √D = 4i, x = −1 ± 2i। 3D के खेल वाले चरण में आज़माएँ।

बोर्ड परीक्षा के लिए

कक्षा 11 में बीजगणित इकाई लगभग 25 अंक की है। इस अध्याय से पूछा जाता है: i की घात (1 अंक), भागफल को a + ib रूप में लिखना (2–3 अंक), मापांक, संयुग्मी, प्रतिलोम (2 अंक), D < 0 वाले द्विघात (2–3 अंक)। उत्तर हमेशा a + ib रूप में दें।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. i⁵⁷ और i⁻³ ज्ञात कीजिए।

57 = 4 × 14 + 1, इसलिए i⁵⁷ = i। i⁻³ = 1/i³ = 1/(−i) = −1/i। ऊपर-नीचे i से गुणा: −i/i² = −i/(−1) = i। तो i⁻³ = i।

2. (5 − 3i) + (−2 + 7i) और (5 − 3i) − (−2 + 7i) सरल कीजिए।

योग: वास्तविक 5 − 2 = 3, काल्पनिक −3 + 7 = 4 → 3 + 4i। अंतर: वास्तविक 5 + 2 = 7, काल्पनिक −3 − 7 = −10 → 7 − 10i।

3. (2 + 3i)(4 − i) का गुणा कीजिए।

8 − 2i + 12i − 3i²। i² = −1 रखें: 8 + 3 + 10i = 11 + 10i।

4. z = 3 − 4i का मापांक, संयुग्मी और गुणात्मक प्रतिलोम ज्ञात कीजिए।

|z| = √(9 + 16) = 5। z̄ = 3 + 4i। z⁻¹ = z̄/|z|² = (3 + 4i)/25 = 3/25 + (4/25)i। जाँच: (3 − 4i)(3 + 4i)/25 = 1।

5. (1 + 2i)/(3 − i) को a + ib रूप में लिखिए।

ऊपर-नीचे 3 + i से गुणा। हर: 9 + 1 = 10। अंश: (1 + 2i)(3 + i) = 3 + 7i + 2i² = 1 + 7i। उत्तर: 1/10 + (7/10)i।

6. 2x² − 2x + 1 = 0 हल कीजिए।

D = 4 − 8 = −4 < 0, √D = 2i। x = (2 ± 2i)/4 = 1/2 ± (1/2)i। दोनों मूल संयुग्मी हैं।

7. वास्तविक x, y ज्ञात कीजिए यदि (x + 2y) + i(2x − y) = 5 + 5i।

भागों की तुलना: x + 2y = 5, 2x − y = 5। दूसरे से y = 2x − 5। फिर x + 4x − 10 = 5, इसलिए x = 3, y = 1।

8. यदि (a + ib)/(c + id) = x + iy, तो दिखाइए (a² + b²)/(c² + d²) = x² + y²।

दोनों ओर मापांक लें: √(a² + b²)/√(c² + d²) = √(x² + y²)। वर्ग करने पर परिणाम मिलता है।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. i² बराबर है:
2. −2 + 5i का संयुग्मी है:
3. |6 − 8i| =
4. i¹⁰³ बराबर है:
5. x² + 9 = 0 के मूल हैं:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या आर्गंड तल CBSE 2026-27 कक्षा 11 पाठ्यक्रम में है?

हाँ। पाठ्यक्रम में सम्मिश्र संख्याओं की आवश्यकता, बीजगणितीय गुण और आर्गंड तल हैं। ध्रुवीय रूप वर्तमान पाठ्यक्रम में नहीं है, इसलिए यह पाठ a + ib रूप, मापांक और संयुग्मी पर केंद्रित है।

iota का मान क्या है?

iota (i) वह संख्या है जिसका वर्ग −1 है, यानी i = √(−1)। इसकी घातें i, −1, −i, 1 के क्रम में दोहराती हैं।

दो सम्मिश्र संख्याओं का भाग कैसे करें?

अंश और हर दोनों को हर के संयुग्मी से गुणा करें। हर वास्तविक संख्या c² + d² बन जाता है, फिर उत्तर को a + ib में बाँटें।

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