द्विघात समीकरण (Quadratic Equation)
Mathematics → Algebra → द्विघात समीकरण
मानक द्विघात समीकरण • मूल • गुणनखंड विधि • मूलों की प्रकृति • द्विघात सूत्र • मूलों का योग एवं गुणनफल • परीक्षा-उपयोगी प्रश्न
1. Chapter Overview
द्विघात समीकरण वह समीकरण है जिसमें चर की उच्चतम घात 2 होती है। इसका सामान्य रूप है:
यह Algebra का महत्वपूर्ण अध्याय है। इसमें मुख्य रूप से समीकरण के मूल (Roots), गुणनखंड, मूलों की प्रकृति, मूलों का योग, मूलों का गुणनफल और समीकरण को हल करने की विभिन्न विधियाँ पढ़ी जाती हैं।
इस अध्याय में क्या पढ़ना है?
- द्विघात समीकरण की पहचान
- मानक रूप
- मूल की अवधारणा
- गुणनखंड विधि
- द्विघात सूत्र
- विविक्तकर (Discriminant)
- मूलों की प्रकृति
- मूलों का योग एवं गुणनफल
- दिए गए मूलों से समीकरण बनाना
- Parameter आधारित प्रश्न
- Concept-based और Trap Questions
2. Table of Contents
3. EXAM APPLICABILITY MAP
| Exam Category | Exam | Relevance | Evidence स्थिति | Typical Level | Question Pattern |
|---|---|---|---|---|---|
| UPSC | NDA/NA | 🟢 Direct | Official syllabus evidence | Basic–Advanced | Quadratic equations, roots और Algebra आधारित problems |
| UPSC | CDS | 🟢 Direct | Official Elementary Mathematics syllabus | Basic–Intermediate | Solutions of quadratic equations, roots और coefficients |
| Railway | RRB Technician Grade-I Signal | 🟢 Direct | Official CEN 02/2025 syllabus | Basic–Intermediate | Objective Mathematics questions |
| Railway | अन्य Railway exams | 🟡 Related / Exam-dependent | Exam-specific notification देखना आवश्यक | Exam-dependent | Notification के अनुसार |
| SSC | CGL | 🟠 Limited/Indirect | Official syllabus में School Algebra/identities और elementary surds हैं; quadratic equations को अलग topic के रूप में स्पष्ट नहीं किया गया | Basic | Algebraic manipulation आधारित प्रश्न संभव; quadratic को direct syllabus claim नहीं करें |
| Banking | IBPS/SBI आदि | 🟡 Exam-dependent | प्रत्येक recruitment notification/syllabus की पुष्टि आवश्यक | Exam-dependent | Quantitative aptitude के exam-specific pattern पर निर्भर |
| Defence | Defence exams | 🟡 Exam-dependent | जहाँ Mathematics syllabus में quadratic equations हों वहाँ Direct | Basic–Advanced | Exam-specific |
| State/Police | State भर्ती परीक्षाएँ | 🟡 Related / Exam-dependent | राज्य एवं भर्ती notification पर निर्भर | Basic–Intermediate | Objective school-level Algebra |
4. BASIC CONCEPTS
4.1 समीकरण क्या है?
ऐसा गणितीय कथन जिसमें दो expressions को बराबर रखा जाता है और अज्ञात राशि का मान ज्ञात करना होता है, समीकरण कहलाता है।
उदाहरण:
यहाँ x अज्ञात चर है और x = 7 इसका हल है।
4.2 द्विघात समीकरण क्या है?
जिस polynomial equation में चर की highest power 2 हो, उसे द्विघात समीकरण कहते हैं।
जहाँ:
- a, b, c वास्तविक संख्याएँ हो सकती हैं।
- a ≠ 0 होना अनिवार्य है।
- x अज्ञात चर है।
4.3 उदाहरण
द्विघात: 2x² + 5x + 3 = 0
द्विघात: x² − 7x + 10 = 0
द्विघात: 4x² − 9 = 0
द्विघात नहीं: 3x + 5 = 0
द्विघात नहीं: x³ + 2x + 1 = 0
5. IMPORTANT DEFINITIONS
1. द्विघात समीकरण
ax² + bx + c = 0, a ≠ 0 के रूप में लिखे जाने वाले समीकरण को द्विघात समीकरण कहते हैं।
2. मूल (Root)
चर का वह मान जो समीकरण को सत्य बना दे, समीकरण का मूल कहलाता है।
3. गुणनखंड (Factor)
ऐसी expressions जिनका गुणनफल मूल polynomial के बराबर हो, उसके factors कहलाते हैं।
4. विविक्तकर (Discriminant)
द्विघात समीकरण ax² + bx + c = 0 के लिए:
यह मुख्य रूप से मूलों की प्रकृति निर्धारित करने में उपयोग होता है।
5. वास्तविक मूल
ऐसे मूल जो वास्तविक संख्याएँ हों।
6. समान वास्तविक मूल
जब दोनों मूल समान हों, तब D = 0 होता है।
6. COMPLETE CONCEPTS
6.1 मानक द्विघात समीकरण
यहाँ:
- a = x² का coefficient
- b = x का coefficient
- c = constant term
उदाहरण:
3x² − 7x + 2 = 0
यहाँ a = 3, b = −7, c = 2
6.2 मूलों द्वारा समीकरण का अर्थ
यदि α और β किसी quadratic equation के roots हैं, तो:
अर्थात:
6.3 गुणनखंड विधि
यदि quadratic expression को दो linear factors में लिखा जा सके, तो factorisation से roots निकाले जा सकते हैं।
x² − 5x + 6 = 0
ऐसी दो संख्याएँ चाहिए जिनका:
- गुणनफल = 6
- योग = −5
संख्याएँ −2 और −3 हैं।
अतः:
6.4 a ≠ 1 होने पर गुणनखंड
उदाहरण: 2x² + 7x + 3 = 0
2 × 3 = 6
ऐसी संख्याएँ जिनका गुणनफल 6 और योग 7 हो: 6 और 1
अतः:
6.5 द्विघात सूत्र
यह विधि तब विशेष रूप से उपयोगी है जब factorisation आसान न हो।
6.6 मूलों की प्रकृति
मूलों की प्रकृति विविक्तकर:
से निर्धारित होती है।
| D की स्थिति | मूलों की प्रकृति | मुख्य परिणाम |
|---|---|---|
| D > 0 | दो भिन्न वास्तविक मूल | α ≠ β |
| D = 0 | दो समान वास्तविक मूल | α = β |
| D < 0 | कोई वास्तविक मूल नहीं | मूल complex/non-real conjugate pair होते हैं, जब coefficients real हों |
6.7 मूलों का योग
यदि roots α और β हैं, तो:
6.8 मूलों का गुणनफल
6.9 मूलों और coefficients का संबंध
यदि:
तो:
6.10 दिए गए roots से quadratic equation
यदि roots α और β दिए हों, तो:
यदि leading coefficient k चाहिए, तो:
7. IMPORTANT RULES
8. FORMULA SECTION
1. Standard Form
2. Quadratic Formula
3. Discriminant
4. Sum of Roots
5. Product of Roots
6. Equation from Roots
7. Equal Roots
8. Two Distinct Real Roots
9. No Real Roots
9. SHORTCUTS & TRICKS
Equation ax² + bx + c = 0 देखते ही:
इससे कई questions बिना roots निकाले हल हो जाते हैं।
दोनों roots समान हैं तो सीधे:
लगाएँ।
यदि constant और middle coefficient छोटे integers हों, तो quadratic formula लगाने से पहले factorisation check करें।
α और β दिए हैं तो पूरा solution निकालने की जरूरत नहीं। सीधे:
10. SOLVED EXAMPLES
हल:
x² − 5x + 6 = 0
ऐसी दो संख्याएँ जिनका गुणनफल 6 और योग −5 हो: −2, −3
अतः x = 2 या x = 3।
Concept: Factorisation
Shortcut: Sum of roots = 5 तथा product = 6; roots 2 और 3।
हल:
2x² + 7x + 3 = 0
अतः:
2x + 1 = 0 ⇒ x = −1/2
x + 3 = 0 ⇒ x = −3
D = b² − 4ac
= (−8)² − 4(1)(15)
= 64 − 60 = 4
क्योंकि D > 0, इसलिए दो भिन्न वास्तविक roots हैं।
समान roots के लिए D = 0।
α + β = 7
αβ = 10
Roots α, β लें।
α + β = p तथा αβ = 12।
अतः दिए गए options में ±7 सही नहीं है। इसलिए इस प्रकार के प्रश्न में केवल विकल्प देखकर उत्तर नहीं चुनना चाहिए। वास्तविक गणना से:
11. PYQ MASTER SECTION
इस Master Page में किसी अनुमानित या memory-based प्रश्न को “Verified PYQ” के रूप में प्रस्तुत नहीं किया गया है। उपलब्ध official repositories में UPSC के NDA/CDS के Mathematics question papers उपलब्ध हैं, लेकिन exact question-text को source document से line-by-line verify किए बिना उसे वास्तविक PYQ के रूप में reproduce करना accuracy rule के विरुद्ध होगा।
इसलिए नीचे दिए गए प्रश्नों को PYQ Pattern Based Important Questions के रूप में पढ़ें, वास्तविक PYQ के रूप में नहीं।
PYQ Pattern Based Important Question 1
प्रश्न: यदि x² − 9x + 20 = 0 है, तो roots का product क्या होगा?
Product = c/a = 20/1 = 20.
PYQ Pattern Based Important Question 2
प्रश्न: x² + 6x + 9 = 0 के roots की प्रकृति क्या है?
D = 36 − 36 = 0।
PYQ Pattern Based Important Question 3
प्रश्न: यदि roots 4 और −3 हैं, तो quadratic equation क्या होगी?
Sum = 1 और product = −12। इसलिए x² − x − 12 = 0।
12. PYQ PATTERN ANALYSIS
| Concept | Question Type | तैयारी Priority |
|---|---|---|
| Standard Form | a, b, c पहचानना | बहुत आवश्यक |
| Factorisation | Roots निकालना | बहुत आवश्यक |
| Quadratic Formula | Non-factorisable equation | बहुत आवश्यक |
| Discriminant | Roots की प्रकृति | बहुत आवश्यक |
| Sum/Product of Roots | Direct और concept questions | बहुत आवश्यक |
| Equation from Roots | Reverse construction | आवश्यक |
| Parameter | k/λ का मान | Intermediate–Advanced |
| Root Expressions | α²+β², 1/α+1/β आदि | Advanced |
13. PRACTICE QUESTIONS
1. x² − 9x + 20 = 0 के roots हैं:
2. 3x² − 5x + 2 = 0 का एक root है:
3. x² + 4x + 4 = 0 में roots हैं:
4. 2x² + 3x + 5 = 0 के roots की प्रकृति क्या है?
5. यदि roots 3 और 7 हैं, तो equation क्या होगी?
6. यदि x² − 10x + k = 0 के roots समान हैं, तो k = ?
7. यदि roots α और β हैं तथा α + β = 8, αβ = 15, तो α² + β² = ?
8. किस condition में quadratic equation के दो distinct real roots होते हैं?
Answer Key
1-B 2-C 3-B 4-C 5-A 6-C 7-A 8-B
Detailed Solutions
14. CONCEPT BASED QUESTIONS
प्रश्न 1: क्या प्रत्येक quadratic equation के दो real roots होते हैं?
D < 0 होने पर real roots नहीं होते।
प्रश्न 2: यदि αβ = 0 है तो इसका क्या अर्थ है?
दो संख्याओं का product 0 तभी होता है जब कम-से-कम एक संख्या 0 हो।
प्रश्न 3: यदि D = 0 है तो क्या roots necessarily zero होंगे?
D = 0 केवल यह बताता है कि roots equal हैं; उनका मान zero होना आवश्यक नहीं है।
15. ADVANCED LEVEL
15.1 Roots के expressions
यदि α और β roots हैं, तो:
तब:
जहाँ αβ ≠ 0 आवश्यक है।
15.2 Parameter based condition
उदाहरण: x² + kx + 9 = 0 के equal roots के लिए k ज्ञात करें।
Equal roots ⇒ D = 0
15.3 Positive roots की basic condition
यदि quadratic equation के दोनों roots real और positive हैं, तो केवल discriminant पर्याप्त नहीं है। सामान्यतः coefficients और roots के sum/product का संयुक्त analysis करना पड़ता है।
15.4 Negative roots की basic condition
इसी प्रकार D > 0 होने से roots negative होने की गारंटी नहीं होती। Sum और product के signs को भी देखना पड़ता है।
15.5 Common Advanced Trap
16. COMMON MISTAKES
❌ गलती: D = b² + 4ac लिख देना।
✅ सही: D = b² − 4ac
❌ गलती: roots का sum = b/a
✅ सही: roots का sum = −b/a
❌ गलती: roots का product = −c/a
✅ सही: roots का product = c/a
❌ गलती: a = 0 होने पर भी equation को quadratic मानना।
✅ सही: Quadratic के लिए a ≠ 0 अनिवार्य है।
❌ गलती: D = 0 को “कोई root नहीं” समझना।
✅ सही: D = 0 ⇒ दो equal real roots।
❌ गलती: D < 0 होने पर दो अलग real roots लिखना।
✅ सही: D < 0 ⇒ कोई real root नहीं।
17. EXAM-WISE STRATEGY
UPSC NDA
UPSC CDS
RRB Technician Grade-I Signal
SSC
Railway / State / Police / अन्य Exams
18. QUICK REVISION
⭐ सबसे जरूरी सूत्र
⭐ Roots की Nature
- D > 0 → दो भिन्न वास्तविक roots
- D = 0 → दो समान वास्तविक roots
- D < 0 → कोई वास्तविक root नहीं
⭐ Factorisation
ऐसी दो संख्याएँ खोजें:
- Product = a × c
- Sum = b
फिर middle term split करके grouping करें।
19. FINAL REVISION BOX
🏆 GOLDEN RULES
- Standard form: ax² + bx + c = 0, a ≠ 0
- Quadratic formula: x = (−b ± √(b² − 4ac))/2a
- Discriminant: D = b² − 4ac
- D > 0 → distinct real roots
- D = 0 → equal real roots
- D < 0 → no real roots
- α + β = −b/a
- αβ = c/a
- Roots α, β से equation: x² − (α + β)x + αβ = 0
⚡ TOP TRICKS
- Roots निकालने से पहले factorisation check करें।
- Sum/product वाले questions में roots calculate न करें।
- Equal roots के लिए सीधे D = 0 लगाएँ।
- Nature of roots के लिए पूरा quadratic formula लगाने की जरूरत नहीं; D पर्याप्त है।
⚠️ EXAM TRAPS
- −b/a और c/a को interchange न करें।
- D का sign ध्यान से देखें।
- a = 0 होने पर equation quadratic नहीं है।
- D > 0 का अर्थ केवल distinct real roots है; positive roots जरूरी नहीं।
- Fake या unverified PYQ को वास्तविक PYQ न मानें।
🎯 LAST MINUTE REVISION
Standard Form → Factorisation → Formula → Discriminant → Roots → Sum/Product → Equation from Roots