Determinants in Class 12th
1.कक्षा 12वीं में सारणिक (Determinants in Class 12th),कक्षा 12 में सारणिक (Determinants in Class 12):
कक्षा 12वीं में सारणिक (Determinants in Class 12th) के इस आर्टिकल में सारणिकों के गुणधर्म पर आधारित सवालों तथा आव्यूह के व्युत्क्रम द्वारा रैखिक समीकरणों के निकाय का हल पर आधारित सवालों को हल करेंगे।
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2.कक्षा 12वीं में सारणिक के उदाहरण (Determinants in Class 12fth Examples):
सारणिकों के गुणधर्मों का प्रयोग करके निम्नलिखित 11 से 15 तक प्रश्नों को सिद्ध कीजिए:
Example:11. \left|\begin{array}{lll} \alpha & \alpha^2 & \beta+\gamma \\ \beta & \beta^2 & \gamma +\alpha \\ \gamma & \gamma^2 & \alpha+\beta \end{array}\right|=(\beta-\gamma)(\gamma-\alpha)(\alpha-\beta)(\alpha+\beta+\gamma)
Solution: \left|\begin{array}{lll} \alpha & \alpha^2 & \beta+\gamma \\ \beta & \beta^2 & \gamma+ \alpha \\ \gamma & \gamma^2 & \alpha+\beta \end{array}\right|=(\beta-\gamma)(\gamma-\alpha)(\alpha-\beta)(\alpha+\beta+\gamma) \\ \text { L.H.S. }\left|\begin{array}{lll} \alpha & \alpha^2 & \beta+\gamma \\ \beta & \beta^2 & \gamma+\alpha \\ \gamma & \gamma^2 & \alpha+\beta \end{array}\right| \\ C_{1} \rightarrow C_1+C_3 संक्रिया से:
\left|\begin{array}{lll} \alpha+\beta+\gamma & \alpha^2 & \beta+\gamma \\ \alpha+\beta +\gamma & \beta^2 & \gamma+\alpha \\ \alpha+\beta+\gamma & \gamma^2 & \alpha+\beta \end{array}\right| \\ =(\alpha+\beta+\gamma)\left|\begin{array}{lll} 1 & \alpha^2 & \beta+r \\ 1 & \beta^2 & \gamma+ \alpha \\ 1 & \gamma^2 & \alpha+\beta \end{array}\right| \\ R_1 \rightarrow R_1-R_2 तथा R_2 \rightarrow R_2-R_3 संक्रिया से:
=(\alpha+\beta+\gamma)\left|\begin{array}{ccc} 0 & \alpha^2-\beta^2 & \beta-\alpha \\ 0 & \beta^2-\gamma^2 & \gamma-\beta \\ 1 & \gamma^2 & \alpha+\beta \end{array}\right| \\ =(\alpha+\beta+ \gamma) \left|\begin{array}{ccc} 0 & (\alpha-\beta)(\alpha+\beta) & -(\alpha-\beta) \\ 0 & (\beta-\gamma) (\beta+\gamma) & -(\beta-\gamma) \\ 1 & \gamma^2 & \alpha+\beta \end{array}\right| \\=(\alpha+\beta+\gamma)(\alpha-\beta)(\beta-\gamma)\left|\begin{array}{lll} 0 & \alpha+\beta & -1 \\ 0 & \beta+\gamma & -1 \\ 1 & \gamma^2 & \alpha+\beta \end{array}\right| \\ C_{1} के अनुसार प्रसरण करने पर:
=(\alpha+\beta+\gamma)(\alpha-\beta)(\beta-\gamma)[0\left|\begin{array}{cc} \beta+\gamma & -1 \\ \gamma^2 & \alpha+\beta \end{array}\right|-0 \left|\begin{array}{ll} \alpha+\beta & -1 \\ \gamma^2 & \alpha+\beta \end{array}\right|+\left|\begin{array}{cc} \alpha+\beta & -1 \\ \beta+\gamma & -1 \end{array}\right| ] \\ = (\alpha+\beta+\gamma)(\alpha-\beta)(\beta-\gamma)(-\alpha-\beta+ \beta+\gamma) \\ =(\alpha+\beta+\gamma)(\alpha-\beta)(\beta-\gamma)(\gamma-\alpha)=R.H.S
Example:12. \left|\begin{array}{lll} x & x^2 & 1+p x^3 \\ y & y^2 & 1+p y^3 \\ z & z^2 & 1+p z^3 \end{array}\right|=(1+p x y z)(x-y)(y-z)(z-x)
Solution: \left|\begin{array}{lll}x & x^2 & 1+p x^3 \\ y & y^2 & 1+p y^3 \\ z & z^2 & 1+p z^3 \end{array} \right|=(1+p x y z)(x-y)(y-z)(z-x) \\ \text { L.H.S. }\left|\begin{array}{ccc} x & x^2 & 1+p x^3 \\ y & y^2 & 1+p y^3 \\ z & z^2 & 1+p z^3 \end{array}\right| \\ =\left|\begin{array}{lll} x & x^2 & 1 \\ y & y^2 & 1 \\ z & z^2 & 1 \end{array}\right|+\left|\begin{array}{lll} x & x^2 & p x^3 \\ y & y^2 & p y^3 \\ z & z^2 & p z^3 \end{array}\right| \\ =\left|\begin{array}{lll} x & x^2 & 1 \\ y & y^2 & 1 \\ z & z^2 & 1 \end{array}\right|+pxyz\left|\begin{array}{ccc} 1 & x & x^2 \\ 1 & y & y^2 \\ 1 & z & z^2 \end{array} \right|
प्रथम सारणिक में C_2 \leftrightarrow C_3 संक्रिया से:
=-\left|\begin{array}{lll} x & 1 & x^2 \\ y & 1 & y^2 \\ z & 1 & z^2 \end{array}\right|+p x y z \left|\begin{array}{lll} 1 & x & x^2 \\ 1 & y & y^2 \\ 1 & z & z^2 \end{array}\right|
प्रथम सारणिक में C_1 \leftrightarrow C_2 संक्रिया से:
\left|\begin{array}{lll} 1 & x & x^2 \\ 1 & y & y^2 \\ 1 & z & z^2 \end{array}\right| +pxyz\left|\begin{array}{lll} 1 & x & x^2 \\ 1 & y & y^2 \\ 1 & z & z^2 \end{array}\right| \\ =(1+pxyz)\left|\begin{array}{lll}1 & x & x^2 \\ 1 & y & y^2 \\ 1 & z & z^2\end{array}\right| \\ R_1 \rightarrow R_1-R_2, R_2 \rightarrow R_2-R_3 संक्रिया से:
=(1+pxyz)\left|\begin{array}{lll}0 & x-y & x^2-y^2 \\ 0 & y-z & y^2-z^2 \\ 1 & z & z^2\end{array} \right| \\ =(1+pxyz) \left|\begin{array}{lll}0 & x-y & (x-y)(x+y) \\ 0 & y-z & (y-z)(y+z) \\ 1 & z & z^2 \end{array}\right|\\ =(1+pxyz) (x-y)(y-z)\left|\begin{array}{lll}0 & 1 & (x+y) \\ 0 & 1 & (y+z) \\ 1 & z & z^2 \end{array}\right| \\ C_{1} के अनुसार प्रसरण करने पर:
=(1+p x y z)(x-y)(y-z)\left[0\left|\begin{array}{cc} 1 & y+z \\ z & z^2 \end{array}\right|-0\left| \begin{array}{cc} 1 & x+y \\ z & z^2\end{array}\right|+1\left|\begin{array}{cc} 1 & x+y \\ 1 & y+z \end{array}\right| \right] \\ =(1+pxyz)(x-y)(y-z)(y+z-x-y) \\ =(1+p x y z)(x-y)(y-z)(z-x)=R.H.S.
Example:13. \left|\begin{array}{ccc}3 a & -a+b & -a+c \\ -b+a & 3 b & -b+c \\ -c+a & -c+b & 3 c\end{array}\right|=3(a+b+c)(a b+b c+c a)
Solution: \left|\begin{array}{ccc}3 a & -a+b & -a+c \\ -b+a & 3 b & -b+c \\ -c+a & -c+b & 3 c\end{array}\right|=3(a+b+c)(a b+b c+c a) \\ \text{L.H.S.} \left|\begin{array}{ccc}3 a & -a+b & -a+c \\ -b+a & 3 b & -b+c \\ -c+a & -c+b & 3 c\end{array}\right| \\ C_{1} \rightarrow C_{1}+C_{2}+C_3 संक्रिया से:
\left|\begin{array}{ccc} a+b+c & -a+b & -a+c \\ a+b+c & 3 b & -b+c \\ a+b+c & -c+b & 3 c \end{array}\right| \\ (a+b+c)\left|\begin{array}{ccc} 1 & -a+b & -a+c \\ 1 & 3 b & -b+c \\ 1 & -c+b & 3 c \end{array}\right| \\ R_1 \rightarrow R_1-R_2 तथा R_2 \rightarrow R_2-R_3 संक्रिया से:
(a+b+c)\left|\begin{array}{ccc} 0 & -a-2 b & -a+b \\ 0 & 2 b+c & -b-2 c \\ 1 & -c+b & 3 c \end{array}\right| \\ C_{1} के अनुसार प्रसरण करने पर:
(a+b+c)[0\left|\begin{array}{cc} 2 b+c & -b-2 c \\ -c+b & 3 c \end{array}\right| -0 \left|\begin{array}{cc} -a-2 b & -a+b \\ -c+b & 3 c \end{array}\right|+1 \left| \begin{array}{cc} -a-2 b & -a+b \\ 2 b+c & -b-2 c \end{array}\right|]\\ =(a+b+c)[(-a-2 b)(-b-2 c)-(-a+b)(2 b+c)] \\ =(a+b+c)\left[a b+2 a c+2 b^2+4 b c-\left(-2 a b-a c +2 b^2+b c\right)\right] \\ =(a+b+c)\left[ab+2 a c+2 b^2+4 b c+2 a b+ac-2b^2-bc \right] \\ =(a+b+c)(3 a b+3 b c+3 a c) \\ =3(a+b+c)(a b+b c+c a)
Example:14. \left|\begin{array}{lll} 1 & 1+b & 1+p+q \\ 2 & 3+2 p & 4+3 p+2 q \\ 3 & 6+3 p & 10+6 p+3 q \end{array}\right|=1
Solution: \left|\begin{array}{lll}1 & 1+p & 1+p+q \\ 2 & 3+2 p & 4+3 p+2 q \\ 3 & 6+3 p & 10+6 p+3 q\end{array}\right|=1 \\ \text { L.H.S. }=\left|\begin{array}{ccc} 1 & 1+p & 1+p+q \\ 2 & 3+2 p & 4+3 p+2 q \\3 & 6+3 p & 10+6 p+3 q \end{array}\right| \\ R_2 \rightarrow R_2-2 R_1 तथा R_3 \rightarrow R_3- R_1 संक्रिया से:
=\left|\begin{array}{lll} 1 & 1+p & 1+p+q \\ 0 & 1 & 2+p \\ 0 & 3 & 7+3 p \end{array}\right| \\ C_{1} के अनुसार प्रसरण करने पर:
=[1 \left|\begin{array}{cc} 1 & 2+p \\ 3 & 7+3p \end{array}\right|-0\left|\begin{array}{cc} 1+p & 1+p+q \\3 & 7+3 p \end{array}\right|+0\left| \begin{array}{ll} 1+p & 1+p+q \\ 1 & 2+p \end{array}\right| ] \\ =(1)(7+3 p)-(2+p)(3) \\ =7+3p-6-3p \\ =1=R.H.S.
Example:15. \left|\begin{array}{lll} \sin \alpha & \cos \alpha & \cos (\alpha+\delta) \\ \sin \beta & \cos \beta & \cos (\beta+\delta) \\ \sin \gamma & \cos \gamma & \cos (\gamma+\delta) \end{array}\right|=0
Solution: \left|\begin{array}{lll} \sin \alpha & \cos \alpha & \cos (\alpha+\delta) \\ \sin \beta & \cos \beta & \cos (\beta+\delta) \\ \sin \gamma & \cos \gamma & \cos (\gamma+\delta) \end{array}\right|=0 \\ \text{ L.H.S.} =\left|\begin{array}{lll} \sin \alpha & \cos \alpha & \cos (\alpha+\delta) \\ \sin \beta & \cos \beta & \cos (\beta+\delta) \\ \sin \gamma & \cos \gamma & \cos (\gamma+\delta) \end{array}\right| \\ =\left|\begin{array}{lll} \sin \alpha & \cos \alpha & \cos \alpha \cos \delta-\sin \alpha \sin \delta \\ \sin \beta & \cos \beta & \cos \beta \cos \delta-\sin \beta \sin \delta \\ \sin \gamma & \cos \gamma & \cos \gamma \cos \delta-\sin \gamma \sin \delta \end{array}\right| \\ =\left[\begin{array}{ccc} \sin \alpha & \cos \alpha & \cos \alpha \cos \delta \\ \sin \beta & \cos \beta & \cos \beta \cos \delta \\ \sin \gamma & \cos \gamma & \cos \gamma \cos \delta \end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc} \sin \alpha & \cos \alpha & -\sin \alpha \sin \delta \\ \sin \beta & \cos \beta & -\sin \beta \sin \delta \\ \sin \gamma & \cos \gamma & -\sin \gamma \sin \delta \end{array}\right] \\ =\cos \delta \left|\begin{array}{lll} \sin \alpha & \cos \alpha & \cos \alpha \\ \sin \beta & \cos \beta & \cos \beta \\ \sin \gamma & \cos \gamma & \cos \gamma \end{array}\right|-\sin \delta \left|\begin{array}{lll} \sin \alpha & \cos \alpha & \sin \alpha \\ \sin \beta & \cos \beta & \sin \beta \\ \sin \gamma & \cos \gamma & \sin \gamma \end{array}\right|
प्रथम सारणिक में C_{2} व C_{3} तथा द्वितीय सारणिक में C_{1} व C_{3} समान हैं अतः सारणिक का मान शून्य होगा
=\cos \delta (0)-\sin \delta (0) \\ =0=R.H.S.
Example:16.निम्नलिखित समीकरण निकाय को हल कीजिए
\frac{2}{x}+\frac{3}{y}+\frac{10}{z}=4 \\ \frac{4}{x}-\frac{6}{y}+\frac{5}{z}=1 \\ \frac{6}{x}+\frac{9}{y}-\frac{20}{z}=2
Solution:\frac{2}{x}+\frac{3}{y}+\frac{10}{z}=4 \\ \frac{4}{x}-\frac{6}{y}+\frac{5}{z}=1 \\ \frac{6}{x}+\frac{9}{y}-\frac{20}{z}=2
माना \frac{1}{x}=u, \frac{1}{y}=v, \frac{1}{2}=w \\ 2 u+3 v+10 w=4 \\ 4 u-6 v+5 w=1 \\ 6 u+9 v-20 w=2
इस निकाय AX=B के रूप में लिखा जा सकता है जहाँ
A=\left[\begin{array}{ccc} 2 & 3 & 10 \\ 4 & -6 & 5 \\ 6 & 9 & -20 \end{array}\right], X=\left[\begin{array}{l} u \\ v \\ w \end{array}\right] और B=\left[\begin{array}{l} 4 \\ 1 \\ 2 \end{array}\right]
A का सारणिक
|A|=\left|\begin{array}{ccc} 2 & 3 & 10 \\ 4 & -6 & 5 \\ 6 & 9 & -20 \end{array}\right| \\ |A|=2\left|\begin{array}{cc} -6 & 5 \\ 9 & -20 \end{array}\right|-3\left|\begin{array}{cc}4 & 5 \\6 & -20 \end{array}\right|+10\left|\begin{array}{cc} 4 & -6 \\ 6 & 9 \end{array}\right| \\ = 2(-6 \times-20-5 \times 9)-3(4 \times-20-5 \times 6)+10(4 \times 9- 6 \times-6) \\ =2(120-45)-3(-80-30)+10(36+36) \\ =150+330+720 \\ \Rightarrow |A|=1200 \neq 0
अतः A^{-1} का अस्तित्व है।
A_{11}=(-1)^{1+1}\left|\begin{array}{cc}-6 & 5 \\9 & -20\end{array}\right|=-6 \times-20-5 \times 9 \\ \Rightarrow A_{11}=120-45=75 \\A_{12}=(-1)^{1+2}\left|\begin{array}{cc}4 & 5 \\ 6 & -20 \end{array}\right|=-(4 \times-20-5 \times 6) \\ \Rightarrow A_{12}=-(-80-30)=110 \\A_{13}=(-1)^{1+3} \left|\begin{array}{cc}4 & -6 \\6 & 9\end{array}\right|=(4 \times 9+6 \times-6) \\ \Rightarrow A_{13}= 36+36=72 \\A_{21}=(-1)^{2+1}\left|\begin{array}{cc}3 & 10 \\9 & -20\end{array}\right|=-(3 \times-20-10 \times 9) \\ \Rightarrow A_{21}=-(-60-90)=150 \\ A_{22}=(-1)^{2+2}\left|\begin{array}{cc} 2 & 10 \\ 6 & -20 \end{array}\right|=(2 \times-20-10 \times 6) \\ \Rightarrow A_{22}=(-40-60)=-100 \\ A_{23}=(-1)^{2+3}\left|\begin{array}{cc} 2 & 3 \\ 6 & 9 \end{array}\right|=-(2 \times 9-3 \times 6) \\ \Rightarrow A_{23}=-(18-18)=0 \\ A_{31}=(-1)^{3+1}\left|\begin{array}{ll} 3 & 10 \\ -6 & 5\end{array}\right|=(3 \times 5-10 \times-6) \\ \Rightarrow A_{31}=(15+60)=75 \\ A_{32} =(-1)^{3+2}\left|\begin{array}{ll} 2 & 10 \\ 4 & 5 \end{array}\right|=-(2 \times 5-10 \times 4) \\ \Rightarrow A_{32} =-(10-40)=30 \\ A_{33} =(-1)^{3+3} \left|\begin{array}{ll} 2 & 3 \\ 4 & -6 \end{array}\right|=(2 \times-6-3 \times 4) \\ \Rightarrow A_{33} =(-12-12)=-24 \\ \text { adj } A =\left[\begin{array}{lll} A_{11} & A_{12} & A_{13} \\ A_{21} & A_{22} & A_{23} \\ A_{31} & A_{32} & A_{33} \end{array}\right]^{\prime} \\ =\left[\begin{array}{ccc} 75 & 110 & 72 \\ 150 & -100 & 0 \\ 75 & 30 & -24 \end{array}\right]^{\prime} \\ \operatorname{adj} A =\left[\begin{array}{ccc} 75 & 150 & 75 \\ 110 & -100 & 30 \\ 72 & 0 & -24 \end{array}\right] \\ A^{-1}=\frac{1}{|A|} \operatorname{adj} A \\ =\frac{1}{120}\left[\begin{array}{ccc} 75 & 150 & 75 \\ 110 & -100 & 30 \\ 72 & 0 & -24 \end{array}\right] \\ X=A^{-1} B \\ =\frac{1}{1200}\left[\begin{array}{ccc} 75 & 150 & 75 \\ 110 & -100 & 30 \\ 72 & 0 & -24 \end{array}\right]\left[\begin{array}{c}4 \\ 1 \\ 2\end{array}\right] \\ =\frac{1}{1200}\left[\begin{array}{c} 75 \times 4+150 \times 1+75 \times 2 \\ 110 \times 4-100 \times 1+30 \times 2 \\ 72 \times 4+0 \times 1-24 \times 2 \end{array}\right] \\ =\frac{1}{1200}\left[\begin{array}{l} 300+150+150 \\ 440-100+60 \\ 288+0-48\end{array}\right] \\ =\frac{1}{1200}\left[\begin{array}{l}
600 \\ 400 \\ 240 \end{array}\right] \\ \Rightarrow\left[\begin{array}{c} u \\ v \\ w \end{array}\right] =\left[\begin{array}{c} \frac{1}{2} \\ \frac{1}{3} \\ \frac{1}{5} \end{array}\right] \\ u=\frac{1}{2}, v =\frac{1}{3}, w=\frac{1}{5} \\ \frac{1}{x}=u=\frac{1}{2} \Rightarrow x=2 \\ \frac{1}{y}=v=\frac{1}{3} \Rightarrow y=3 \\ \frac{1}{z}=w=\frac{1}{5} \Rightarrow z=5 \\ x=2, y=3, z=5
Example:17.यदि a,b,c समान्तर श्रेढ़ी में हो तो सारणिक का मान होगा:
\left|\begin{array}{lll} x+2 & x+3 & x+2 a \\ x+3 & x+4 & x+2 b \\ x+4 & x+5 & x+2 c\end{array}\right|
(A)0 (B)1 (C)x (D)2x
Solution: \Delta=\left|\begin{array}{ccc} x+2 & x+3 & x+2 a \\ x+3 & x+4 & x+2 b \\ x+4 & x+5 & x+2 c \end{array}\right| \\ C_2 \rightarrow C_2-C_1 संक्रिया से:
\Delta=\left|\begin{array}{ccc} x+2 & 1 & x+2 a \\ x+3 & 1 & x+2 b \\ x+4 & 1 & x+2 c \end{array}\right| \\ R_1 \rightarrow R_1-R_2 तथा R_2 \rightarrow R_2-R_3 संक्रिया से:
\Delta=\left|\begin{array}{ccc}-1 & 0 & 2 a-2 b \\ -1 & 0 & 2 b-2 c \\ x+4 & 1 & x+2 c \end{array}\right| \\ C_{2} के अनुसार प्रसरण करने पर:
\Delta=0+0-1\left|\begin{array}{cc} -1 & 2 a-2 b \\ -1 & 2 b-2 c \end{array}\right| \\ \Delta=-(-2 b+2 c+2 a-2 b)
a,b,c समान्तर श्रेढ़ी में हैं अतः 2b=a+c रखने पर:
=-[-2(a+c)+2(a+c)] \\ \Delta=0
अतः सही विकल्प (A) है।
Example:18.यदि x,y,z शून्येतर वास्तविक संख्याएँ हों तो आव्यूह A=\left[\begin{array}{lll} x & 0 & 0 \\ 0 & y & 0 \\ 0 & 0 & z \end{array}\right] का व्युत्क्रम है:
(A) \left[\begin{array}{ccc}x^{-1} & 0 & 0 \\ 0 & y^{-1} & 0 \\ 0 & 0 & z^{-1}\end{array}\right]
(B) x y z\left[\begin{array}{ccc}x^{-1} & 0 & 0 \\ 0 & y^{-1} & 0 \\ 0 & 0 & z^{-1}\end{array}\right]
(c) \frac{1}{x y z}\left[\begin{array}{lll}x & 0 & 0 \\ 0 & y & 0 \\ 0 & 0 & z\end{array}\right]
(D) \frac{1}{x y z}\left[\begin{array}{lll}1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1\end{array}\right]
Solution:माना A=\left[\begin{array}{lll}x & 0 & 0 \\ 0 & y & 0 \\ 0 & 0 & z\end{array}\right]
आव्यूह A का सारणिक
|A| =\left|\begin{array}{ccc} x & 0 & 0 \\ 0 & y & 0 \\ 0 & 0 & z\end{array}\right| \\ =x\left|\begin{array}{cc} y & 0 \\ 0 & z \end{array}\right|-0\left|\begin{array}{ll} 0 & 0 \\ 0 & z \end{array} \right| +0 \left|\begin{array}{cc} 0 & y \\ 0 & 1 \end{array}\right| \\ =x(y z)-0+0 \\ |A|=x y z \neq 0 \\ A_{11}=(-1)^{1+1}\left|\begin{array}{ll} y & 0 \\ 0 & z \end{array}\right|=(y z-0 \times 0) \\ \Rightarrow A_{11}=y z \\ A_{12}=(-1)^{1+2}\left|\begin{array}{ll} 0 & 0 \\ 0 & z \end{array}\right|=-(0 \times z-0 \times 0) \\ \Rightarrow A_{12}=0 \\ A_{13}=(-1)^{1+3}\left|\begin{array}{ll} 0 & y \\ 0 & 0 \end{array}\right|=(0 \times 0-y \times 0) \\ \Rightarrow A_{13}=0 \\ A_{z 1}=(-1)^{2+1} \mid \begin{array}{ll} 0 & 0 \\ 0 & z \end{array} =-(0 \times z-0 \times 0) \\ A_{21}=0 \\ A_{22}=(-1)^{2+2}\left|\begin{array}{ll} x & 0 \\ 0 & z \end{array}\right|=(x z-0 \times 0) \\ \Rightarrow A_{22}=x z \\ A_{23}=(-1)^{2+3}\left|\begin{array}{ll} x & 0 \\ 0 & 0 \end{array}\right|=-(x \times 0-0 \times 0) \\ \Rightarrow A_{23}=0 \\ A_{31}=(-1)^{3+1} \left|\begin{array}{ll} 0 & 0 \\ y & 0\end{array}\right|=(0 \times 0-0 \times y) \\ \Rightarrow A_{31}=0 \\ A_{32}=(-1)^{3+2}\left|\begin{array}{ll} x & 0 \\ 0 & 0 \end{array}\right|=-(x \times 0-0 \times 0) \\ \Rightarrow A_{32}=0 \\ A_{33}=(-1)^{3+3}\left|\begin{array}{ll} x & 0 \\ 0 & y\end{array}\right|=(x y-0 \times 0) \\ \Rightarrow A_{33}=xy \\ \operatorname{adj} A =\left[\begin{array}{ccc} A_{11} & A_{12} & A_{13} \\ A_{21} & A_{22} & A_{23} \\ A_{31} & A_{32} & A_{33} \end{array}\right]^{\prime} \\ =\left[\begin{array}{ccc} y z & 0 & 0 \\ 0 & x z & 0 \\ 0 & 0 & x y \end{array}\right]^{\prime} \\ \Rightarrow \operatorname{adj} A =\left[\begin{array}{ccc} y z & 0 & 0 \\ 0 & x z & 0 \\ 0 & 0 & x y \end{array}\right]^{\prime} \\ A^{-1}=\frac{1}{|A|} \operatorname{adj} A \\=\frac{1}{x y z}\left[\begin{array}{ccc} y z & 0 & 0 \\ 0 & x z & 0 \\ 0 & 0 & x y \end{array}\right] \\=\left[\begin{array}{ccc} \frac{1}{x} & 0 & 0 \\ 0 & \frac{1}{y} & 0 \\ 0 & 0 & \frac{1}{z} \end{array}\right] \\ \Rightarrow A^{-1}=\left[\begin{array}{ccc} x^{-1} & 0 & 0 \\ 0 & y^{-1} & 0 \\ 0 & 0 & z^{-1}\end{array}\right]
अतः विकल्प (A) सही है।
Example:19.यदि A=\left[\begin{array}{ccc} 1 & \sin \theta & 1 \\ -\sin \theta & 1 & \sin \theta \\ -1 & -\sin \theta & 1 \end{array}\right] ,जहाँ 0 \leq \theta \leq 2 \pi हो तो:
(A)\operatorname{det}(A)=0 (B) \operatorname{det}(A) \in(2, \infty)
(C)\operatorname{det}(A) \in(2,4) (D)\operatorname{det}(A) \in(2,4)
Solution: A=\left[\begin{array}{ccc} 1 & \sin \theta & 1 \\-\sin \theta & 1 & \sin \theta \\ -1 & -\sin \theta & 1\end{array}\right]
आव्यूह A का सारणिक
|A|=\left|\begin{array}{ccc} 1 & \sin \theta & 1 \\ -\sin \theta & 1 & \sin \theta \\-1 & -\sin \theta & 1 \end{array}\right| \\ R_1 \rightarrow R_1+R_3 संक्रिया से:
|A|=\left|\begin{array}{ccc} 0 & 0 & 2 \\ -\sin \theta & 1 & \sin \theta \\ -1 & -\sin \theta & 1 \end{array}\right| \\ R_{1} के अनुसार प्रसरण करने पर:
=0\left|\begin{array}{ccc} 1 & \sin \theta \\ -\sin \theta & 1 \end{array}\right|-0\left|\begin{array}{ccc} -\sin \theta & \sin \theta \\ -1 & 1 \end{array}\right|+2\left|\begin{array}{ccc} -\sin \theta & 1 \\ -1 & -\sin \theta \end{array}\right| \\ \Rightarrow|A|=2\left(\sin ^2 \theta+1\right)
जब \theta=0 तो |A|=2
जब \theta=\frac{\pi}{2} तो |A|=2\left(\sin ^2 \frac{\pi}{2}+1\right) \\ =2\left(1^2+1\right) \\ \Rightarrow|A|=2 \times 2=4
अतः \operatorname{det}(A) \in[2,4]
फलतः विकल्प (D) सही है।
उपर्युक्त उदाहरणों के द्वारा कक्षा 12वीं में सारणिक (Determinants in Class 12th),कक्षा 12 में सारणिक (Determinants in Class 12) को समझ सकते हैं।
3.कक्षा 12वीं में सारणिक के सवाल (Determinants in Class 12fth Questions):
(1.)मैट्रिक्स सिद्धान्त का प्रयोग कर निम्नलिखित समीकरण निकाय को हल कीजिए:
5x-7y=2
7x-5y=3
(2.)यदि A=\left[\begin{array}{cc} 1 & \text { tan } x \\ -\tan x & 1 \end{array}\right] हो तो सिद्ध कीजिए कि A^{\top} A^{-1}=\left[\begin{array}{cc} \cos 2 x & -\sin 2 x \\ \sin 2 x & \cos 2 x \end{array}\right]
उत्तर (Answer): (1.) x=\frac{11}{24}, y=\frac{1}{24}
उपर्युक्त सवालों को हल करने पर कक्षा 12वीं में सारणिक (Determinants in Class 12th),कक्षा 12 में सारणिक (Determinants in Class 12) को ठीक से समझ सकते हैं।
Also Read This Article:- Applications of Determinants Class 12
4.कक्षा 12वीं में सारणिक (Frequently Asked Questions Related to Determinants in Class 12th),कक्षा 12 में सारणिक (Determinants in Class 12) से सम्बन्धित अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न:
प्रश्न:1.सारणिकों की ऐतिहासिक पृष्ठभूमि लिखिए। (Write the Historical Background of the Determinants):
उत्तर:गणना बोर्ड पर छड़ों का प्रयोग करके कुछ रैखिक समीकरणों की अज्ञात राशियों के गुणांकों को निरूपित करने की चीनी विधि ने वास्तव में विलोपन की साधारण विधि की खोज करने में सहायता की है।छड़ों की व्यवस्था क्रम एक सारणिक में संख्याओं की उचित व्यवस्था क्रम जैसी थी।इसलिए एक सारणिक में सरलीकरण में स्तंभों या पंक्तियों के घटाने का विचार उत्पन्न करने में चीनी प्रथम विचारकों में थे (Mikami,China, pp 30,93)।
17वीं शताब्दी के महान जापानी गणितज्ञ Seki Kowa द्वारा 1683 में लिखित पुस्तक ‘Kai Fukudai no Ho’ से ज्ञात होता है कि उन्हें सारणिकों और उनके प्रसार का ज्ञान था।परंतु उन्होंने इस विधि का प्रयोग केवल दो समीकरणों से एक राशि के विलोपन में किया परंतु युगपत रैखिक समीकरणों के हल ज्ञात करने में इसका सीधा प्रयोग नहीं किया था।’T. Hayashi,”The Fakudoi and Determinants in Japanese Mathematics,” in the proc. of the Tokyo Math. Soc.,V.
Vendermonde पहले व्यक्ति थे जिन्होंने सारणिकों को स्वतंत्र फलन की तरह से पहचाना इन्हें विधिवत इसका अन्वेषक (संस्थापक) कहा जा सकता है।Laplace (1772) ने सारणिकों को इसके पूरक उपसारणिकों के रूप में व्यक्त करके प्रसरण की व्यापक विधि दी।1773 में Lagrange ने दूसरे व तीसरे क्रम के सारणिकों को व्यहृत किया और सारणिकों के हल के अतिरिक्त उनका अन्यत्र भी प्रयोग किया।1801 में Gauss ने संख्या के सिद्धांतों में सारणिकों का प्रयोग किया।
अगले महान योगदान देने वाले Jacques-Philippe-Marie Binet, (1812) थे जिन्होंने m-स्तंभों और n-पंक्तियों के दो आव्यूहों के गुणनफल से संबंधित प्रमेय का उल्लेख किया जो विशेष स्थिति m=n में गुणनफल प्रमेय में बदल जाती है।
उसी दिन Cauchy (1812) ने भी उसी विषय-वस्तु पर शोध प्रस्तुत किए।उन्होंने आज के व्यावहारिक सारणिक शब्द का प्रयोग किया।उन्होंने Binet से अधिक संतुष्ट करने वाली गुणनफल प्रमेय की उत्पत्ति दी।
इन सिद्धांतों पर महानतम योगदान वाले Carl Gustav Jacob Jacobi थे।इसके पश्चात सारणिक शब्द को अंतिम स्वीकृति प्राप्त हुई।
प्रश्न:2.सहखण्डज मैट्रिक्स एवं व्युत्क्रम मैट्रिक्स के महत्त्वपूर्ण प्रमेय के कथन लिखें। (Write the Statements of Important Theorems of Adjoint of a Matrix and Inverse Matrix):
उत्तर:सहखण्डज मैट्रिक्स एवं व्युत्क्रम मैट्रिक्स के महत्त्वपूर्ण प्रमेय:
(1.)एक वर्ग मैट्रिक्स A के व्युत्क्रमणीय होने के लिए आवश्यक एवं पर्याप्त शर्त है कि |A| \neq 0
(2.)यदि A एक n क्रम की वर्ग मैट्रिक्स है तो
A (\operatorname{adj} A)=|A| I_n=(\operatorname{adj} A) \cdot A
जहाँ I_n, n क्रम की इकाई मैट्रिक्स है।
(3.)यदि A एवं B एक ही क्रम की व्युत्क्रमणीय वर्ग मैट्रिक्स है तो
(A B)^{-1}=B^{-1} A^{-1}
(4.)यदि A एक व्युत्क्रमणीय मैट्रिक्स है तो मैट्रिक्स A^{\top} भी व्युत्क्रमणीय होगी तथा \left(A^{\top}\right)^{-1}=\left(A^{-1}\right)^{\top}
प्रश्न:3.तीन अज्ञात राशियों के रैखिक समीकरण निकाय को हल करने का सूत्र लिखो। (Write the Formula of Solve the Linear Equation System of Three Unknown Quantities):
उत्तर:यदि
a_1 x+b_1 y+c_1 z=d_1 \\ a_2 x+b_2 y+c_2 z=d_2 \\ a_3 x+b_3 y+c_3 z=d_3
तब इन समीकरणों को AX=B के रूप में लिखा जा सकता है।
जहाँ A=\left[\begin{array}{lll}a_1 & b_1 & c_1 \\ a_2 & b_2 & c_2 \\ a_3 & b_3 & c_3\end{array}\right], X=\left[\begin{array}{l}x \\ y \\ z \end{array}\right] और B=\left[\begin{array}{l}d_1 \\ d_2 \\ d_3\end{array}\right]
समीकरण AX=B का अद्वितीय हल X=A^{-1} B द्वारा दिया जाता है जहाँ |A| \neq 0
उपर्युक्त प्रश्नों के उत्तर द्वारा कक्षा 12वीं में सारणिक (Determinants in Class 12th),कक्षा 12 में सारणिक (Determinants in Class 12) के बारे में ओर अधिक जानकारी प्राप्त कर सकते हैं।
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Determinants in Class 12th
कक्षा 12वीं में सारणिक
(Determinants in Class 12th)
Determinants in Class 12th
कक्षा 12वीं में सारणिक (Determinants in Class 12th) के इस आर्टिकल में सारणिकों के
गुणधर्म पर आधारित सवालों तथा आव्यूह के व्युत्क्रम द्वारा रैखिक समीकरणों के निकाय का हल
पर आधारित सवालों को हल करेंगे।
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