offSchoolবেটা

উচ্চতর গণিত · অধ্যায় ১০ · টপিক ১

দ্বিপদী বিস্তৃতি

পড়ার নোট

দুটি পদের সমন্বয়ে গঠিত বীজগাণিতিক রাশিকে দ্বিপদী রাশি বলে। a+ba + b, x−yx - y, 1+x1 + x, 1−x21 - x^2 সবই দ্বিপদী রাশি। (1+y)n(1 + y)^n কে বিস্তৃত করার মানে এটিকে yy এর বিভিন্ন ঘাতের যোগফল হিসেবে লেখা।

(1+y)(1 + y) কে বারবার (1+y)(1 + y) দিয়ে গুণ করলে পাই:

  • (1+y)2=1+2y+y2(1 + y)^2 = 1 + 2y + y^2
  • (1+y)3=1+3y+3y2+y3(1 + y)^3 = 1 + 3y + 3y^2 + y^3
  • (1+y)4=1+4y+6y2+4y3+y4(1 + y)^4 = 1 + 4y + 6y^2 + 4y^3 + y^4
  • (1+y)5=1+5y+10y2+10y3+5y4+y5(1 + y)^5 = 1 + 5y + 10y^2 + 10y^3 + 5y^4 + y^5

ঘাত যত বাড়ে এই দীর্ঘ গুণ তত সময়সাপেক্ষ হয়, তাই একটি সহজ নিয়ম খুঁজতে হয়। (1+y)n(1 + y)^n এর বিস্তৃতিতে লক্ষ করা যায়:

  • পদসংখ্যা n+1n + 1, অর্থাৎ ঘাতের চেয়ে একটি বেশি।
  • yy এর ঘাত শূন্য থেকে শুরু হয়ে ক্রমান্বয়ে বেড়ে nn পর্যন্ত যায়।
  • yy এর বিভিন্ন ঘাতের সহগকে দ্বিপদী সহগ বলা হয়। প্রথম ও শেষ সহগ সবসময় 11।

সহগগুলো সারিতে সাজালে একটি ত্রিভুজের আকার পাওয়া যায় (পরের টপিকে দেখো)। এভাবে দীর্ঘ গুণ ছাড়াই যেকোনো ঘাতের বিস্তৃতি নির্ণয় করা যায়।

এই পর্যায়ে ঘাত nn একটি স্বাভাবিক সংখ্যা এবং n≤8n \leq 8।

উদাহরণ। একই নিয়মে yy এর জায়গায় 2x2x বসিয়ে (1+2x)3(1 + 2x)^3 বিস্তৃত করো।

১. ঘাত 33 এর সহগ 1,3,3,11, 3, 3, 1। ২. (1+2x)3=1+3(2x)+3(2x)2+(2x)3(1 + 2x)^3 = 1 + 3(2x) + 3(2x)^2 + (2x)^3। ৩. =1+6x+3⋅4x2+8x3= 1 + 6x + 3 \cdot 4x^2 + 8x^3। ৪. =1+6x+12x2+8x3= 1 + 6x + 12x^2 + 8x^3।

যাচাই, x=1x = 1 ধরলে: (1+2)3=27(1 + 2)^3 = 27 এবং 1+6+12+8=271 + 6 + 12 + 8 = 27। ঠিক আছে।

বিস্তৃতিতে y=1y=1 বসালে বাম পক্ষ (1+1)n=2n(1+1)^{n}=2^{n}, আর ডান পক্ষে শুধু সহগগুলোর যোগফল থাকে। তাই দ্বিপদী সহগগুলোর যোগফল 2n2^{n}; যেমন n=4n=4 এর জন্য 1+4+6+4+1=16=241+4+6+4+1=16=2^{4}। এটি হিসাব যাচাইয়ের একটি সহজ উপায়।

সাধারণ ভুল হলো (1+y)n(1+y)^{n} কে 1+yn1+y^{n} লেখা, অথবা (2x)2(2x)^{2} কে 2x22x^{2} লেখা। মাঝের পদগুলো বাদ দেওয়া যায় না, আর বন্ধনীর ভেতরের সহগসহ পুরো পদটির ঘাত নিতে হয়: (2x)2=4x2(2x)^{2}=4x^{2}।

মনে রাখো: (1+y)n(1 + y)^n এর পদসংখ্যা n+1n + 1, yy এর ঘাত 00 থেকে nn পর্যন্ত বাড়ে এবং পদগুলোর সহগ হলো দ্বিপদী সহগ।

২০২৬ সালের NCTB পাঠ্যবই অনুসরণ করে লেখা।

চালিয়ে দেখো

  • প্যাসকেলের ত্রিভুজ ও দ্বিপদী বিস্তৃতিচালিয়ে দেখো

    একটি বিজ্ঞান মেলার প্রবেশতোরণে প্যাসকেলের ত্রিভুজ অনুসরণ করে নকশা করা হচ্ছে। (a + b)⁴ পর্যন্ত সাজিয়ে দেখা গেল পদ সংখ্যা ৫টি এবং ঠিক মাঝের পদের সহগ ৬ (১, ৪, ৬, ৪, ১)। তোরণটির কাঠামো (a + b)⁶ পর্যন্ত সম্প্রসারণ করা হলে এতে মোট কতটি পদ থাকবে এবং ঠিক মাঝের পদটির সহগ কত হবে?

অনুশীলনের প্রশ্ন

  1. প্যাসকেলের ত্রিভুজ (Pascal's triangle) ব্যবহার করে (১−x)৪(১ - x)^৪-এর দ্বিপদী বিস্তৃতিতে x২x^২-এর সহগ (coefficient) কত হবে?

    1. ক

      -৬

    2. খ

      ৬

    3. গ

      ৪

    4. ঘ

      -৪

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    খ) ৬

    1. প্যাসকেলের ত্রিভুজ অনুসারে ঘাত n=৪n = ৪-এর জন্য সহগগুলোর ক্রম হলো: ১, ৪, ৬, ৪, ১।
    1,4,6,4,11, \quad 4, \quad 6, \quad 4, \quad 1
    1. (১−x)৪=১(১)৪+৪(১)৩(−x)+৬(১)২(−x)২+৪(১)(−x)৩+১(−x)৪=১−৪x+৬x২−৪x৩+x৪(১ - x)^৪ = ১(১)^৪ + ৪(১)^৩(-x) + ৬(১)^২(-x)^২ + ৪(১)(-x)^৩ + ১(-x)^৪ = ১ - ৪x + ৬x^২ - ৪x^৩ + x^৪।
    (1−x)4=1−4x+6x2−4x3+x4(1 - x)^4 = 1 - 4x + 6x^2 - 4x^3 + x^4
    1. সুতরাং, বিস্তৃতিতে x২x^২-এর সহগ হলো ৬।
  2. চট্টগ্রাম প্রকৌশল ও প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয়ের (CUET) একটি ল্যাবরেটরিতে একটি সংকর ধাতুর দণ্ডের দৈর্ঘ্য প্রসারণের মডেল L=(১+২x)৫L = (১ + ২x)^৫ m দ্বারা প্রকাশ করা হলো। দ্বিপদী বিস্তৃতির সাহায্যে x২x^২-এর পদ পর্যন্ত (প্রথম ৩টি পদ) বিস্তার করে x=০.০১x = ০.০১ এর জন্য দণ্ডটির দৈর্ঘ্য কত মিটার (m) হবে তা নির্ণয় করো।

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ১.১০৪ m

    1. (১+২x)৫(১ + ২x)^৫-কে দ্বিপদী উপপাদ্যের সাহায্যে x২x^২-এর পদ পর্যন্ত বিস্তার করি: (১+২x)৫=১+(৫১)(২x)+(৫২)(২x)২(১ + ২x)^৫ = ১ + \binom{৫}{১}(২x) + \binom{৫}{২}(২x)^২।
    (1+2x)5=1+(51)(2x)+(52)(2x)2(1 + 2x)^5 = 1 + \binom{5}{1}(2x) + \binom{5}{2}(2x)^2
    1. সহগ নির্ণয় করে পাই: ১+৫(২x)+১০(৪x২)=১+১০x+৪০x২১ + ৫(২x) + ১০(৪x^২) = ১ + ১০x + ৪০x^২।
    1+10x+40x21 + 10x + 40x^2
    1. x=০.০১x = ০.০১ বসিয়ে পাই: L=১+১০(০.০১)+৪০(০.০১)২=১+০.১+৪০(০.০০০১)=১+০.১+০.০০৪=১.১০৪L = ১ + ১০(০.০১) + ৪০(০.০১)^২ = ১ + ০.১ + ৪০(০.০০০১) = ১ + ০.১ + ০.০০৪ = ১.১০৪ m।
    L=1+0.1+0.004=1.104 mL = 1 + 0.1 + 0.004 = 1.104\text{ m}
  3. গাজীপুরের বঙ্গবন্ধু হাই-টেক সিটিতে তৈরি একটি ইলেকট্রনিক ডিভাইসের তাপীয় সেন্সরের কার্যকর ক্ষেত্রফল A(x)=(১+x)৪−(১−x)৪A(x) = (১ + x)^৪ - (১ - x)^৪ cm² দ্বারা মডেল করা হয়েছে। দ্বিপদী বিস্তৃতির সূত্র প্রয়োগ করে x=০.৫x = ০.৫ হলে সেন্সরটির কার্যকর ক্ষেত্রফল কত cm² হবে তা নির্ণয় করো।

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ৫ cm²

    1. (১+x)৪(১ + x)^৪ ও (১−x)৪(১ - x)^৪-কে বিস্তার করি: (১+x)৪=১+৪x+৬x২+৪x৩+x৪(১ + x)^৪ = ১ + ৪x + ৬x^২ + ৪x^৩ + x^৪ এবং (১−x)৪=১−৪x+৬x২−৪x৩+x৪(১ - x)^৪ = ১ - ৪x + ৬x^২ - ৪x^৩ + x^৪।
    (1+x)4=1+4x+6x2+4x3+x4,(1−x)4=1−4x+6x2−4x3+x4(1+x)^4 = 1 + 4x + 6x^2 + 4x^3 + x^4, \quad (1-x)^4 = 1 - 4x + 6x^2 - 4x^3 + x^4
    1. রাশি দুটি বিয়োগ করলে জোড় ঘাতের পদগুলো বাতিল হয়ে যায়: A(x)=২(৪x+৪x৩)=৮x+৮x৩A(x) = ২(৪x + ৪x^৩) = ৮x + ৮x^৩।
    A(x)=(1+x)4−(1−x)4=8x+8x3A(x) = (1+x)^4 - (1-x)^4 = 8x + 8x^3
    1. x=০.৫x = ০.৫ বসিয়ে পাই: A(০.৫)=৮(০.৫)+৮(০.৫)৩=৪+৮(০.১২৫)=৪+১=৫A(০.৫) = ৮(০.৫) + ৮(০.৫)^৩ = ৪ + ৮(০.১২৫) = ৪ + ১ = ৫ cm²।
    A(0.5)=8(0.5)+8(0.125)=4+1=5 cm2A(0.5) = 8(0.5) + 8(0.125) = 4 + 1 = 5\text{ cm}^2

এই টপিক নিয়ে প্রশ্ন আছে?

মেন্টরকে বাংলায় বা ইংরেজিতে জিজ্ঞেস করো, বা খাতার ছবি দাও। সিমুলেশন চালিয়ে বুঝিয়ে দেবে।

মেন্টরকে জিজ্ঞেস করো