অসীম ধারা

নবম-দশম শ্রেণি (মাধ্যমিক) - উচ্চতর গণিত - অসীম ধারা | | NCTB BOOK

বাস্তব সংখ্যার একটি অনুক্রম $u_{1}, u_{2}, u_{3}, . . . ., u_{n}, . . . .$ হলে $u_{1} + u_{2} + u_{3} + . . . . . + u_{n} + . . . .$ কে বাস্তব সংখ্যার একটি অসীম ধারা বলা হয়। এই ধারাটির $n$ তম পদ $u_{n}$ ।

Content added By

Genius

অসীম ধারার আংশিক সমষ্টি

$u_{1} + u_{2} + u_{3} + . . . . . . + u_{n} + . . . .$ অনন্ত ধারার

১ম আংশিক সমষ্টি $S_{1} = u_{1}$

২য় আংশিক সমষ্টি $S_{2} = u_{1} + u_{2}$

৩য় আংশিক সমষ্টি $S_{3} = u_{1} + u_{2} + u_{3}$

n তম আংশিক সমষ্টি $S_{r} = u_{1} + u_{2} + u_{3} + . . . . + u_{n}$

অর্থাৎ, কোনো অসীম ধারার n তম আংশিক সমষ্টি হচ্ছে ধারাটির প্রথম n সংখ্যক পদের সমষ্টি।

উদাহরণ ১. প্রদত্ত অসীম ধারা দুইটির আংশিক সমষ্টি নির্ণয় কর।

ক) $1 + 2 + 3 + . . . .$ খ) $1 - 1 + 1 - 1 + . . . . .$

সমাধান:
ক) ধারাটি একটি সমান্তর ধারা কারণ ধারাটির প্রথম পদ a = 1 এবং সাধারণ অন্তর d = 1।

সমান্তর ধারার প্রথম n সংখ্যক পদের সমষ্টি $S_{n} = \frac{n}{2} \{2 a + (n - 1) d\} = \frac{n}{2} \{2.1 + (n - 1) . 1\}$
কাজেই $S_{n} = \frac{n}{2} \{2 + n - 1\} = \frac{n (n + 1)}{2}$

উপরের সূত্রে n এর বিভিন্ন মান বসিয়ে পাই,

$S_{10} = \frac{10 \times 11}{2} = 55$
$S_{1000} = \frac{1000 \times 1001}{2}$ $= 500500$

$S_{100000} = \frac{100000 \times 100001}{2} = 5000050000$

এভাবে, n এর মান যত বড় করা হয়, Sn এর মান তত বড় হয়।

সুতরাং প্রদত্ত অসীম ধারাটির কোনো সমষ্টি নাই ।

খ) $1 - 1 + 1 - 1 + . . . .$ অসীম ধারাটির

১ম আংশিক সমষ্টি $S_{1} = 1$

২য় আংশিক সমষ্টি $S_{2} = 1 - 1 = 0$

৩য় আংশিক সমষ্টি $S_{3} = 1 - 1 + 1 = 1$

৪র্থ আংশিক সমষ্টি $S_{4} = 1 - 1 + 1 - 1 = 0$

উপরের উদাহরণ থেকে দেখা যায় যে, n বিজোড় সংখ্যা হলে n তম আংশিক সমষ্টি $S_{n} = 1$ এবং n জোড় সংখ্যা হলে n তম আংশিক সমষ্টি $S_{n} = 0$

তাহলে দেখা যাচ্ছে যে, প্রদত্ত ধারাটির ক্ষেত্রে, এমন কোনো নির্দিষ্ট সংখ্যা পাওয়া যায় না যাকে ধারাটির সমষ্টি বলা যায়।

Content added By

Genius

অসীম গুণোত্তর ধারার সমষ্টি

$a + a r + a r^{2} + a r^{3} + . . . . . .$ গুণোত্তর ধারাটির প্রথম পদ a এবং সাধারণ অনুপাত r।

সুতরাং, ধারাটির n তম পদ $= a r^{n - 1}$ , যেখানে $n \in N$ |

এবার, $r \neq 1$ হলে ধারাটির n তম আংশিক সমষ্টি

$S_{n} = a + a r + a r^{2} + a r^{3} + . . . . . . . . . + a r^{n - 1}$

$S_{n} = a . \frac{r^{n} - 1}{r - 1}$ যখন $r > 1$ এবং $S_{n} = a . \frac{1 - r^{n}}{1 - r},$ যখন $r < 1$

লক্ষ করি:
ক) $|r| < 1$ হলে, অর্থাৎ, $- 1 < r < 1$ হলে, $n$ এর মান বৃদ্ধি করলে ( $n \to \infty$ হলে) $|r^{n}|$ এর মান হ্রাস পায় এবং $n$ এর মান যথেষ্ট বড় করলে $|r^{n}|$ এর মান 0 এর কাছাকাছি হয়। অর্থাৎ $|r^{n}|$ এর প্রান্তীয় মান (Limiting Value) 0 হয়।

ফলে $S_{r}$ এর প্রান্তীয় মান $S_{n} = \frac{a (1 - r^{n})}{1 - r} = \frac{a}{1 - r} - \frac{a r^{n}}{1 - r} = a . \frac{a}{1 - r}$
এক্ষেত্রে, অসীম ধারাটির সমষ্টি $S_{\infty} = \frac{a}{1 - r}$
খ) $|r| > 1$ হলে, অর্থাৎ $r > 1$ অথবা $r < - 1$ হলে, n এর মান বৃদ্ধি করলে $|r^{n}|$ এর মান বৃদ্ধি পায় এবং $n$ কে যথেষ্ট বড় করে $|r^{n}|$ এর মান যথেষ্ট বড় করা যায়। সুতরাং এমন কোন নির্দিষ্ট সংখ্যা S পাওয়া যায় না, যাকে $S_{n}$ এর প্রান্তীয় মান ধরা যায়।

অর্থাৎ, এক্ষেত্রে অসীম ধারাটির কোনো সমষ্টি নাই।

গ) $r = - 1$ হলে, $S_{n}$ এর প্রান্তীয় মান পাওয়া যায় না। কেননা, $n$ জোড় সংখ্যা হলে ${(- 1)}^{n} = 1$ এবং n বিজোড় সংখ্যা হলে ${(- 1)}^{n} = - 1$ । এক্ষেত্রে ধারাটি হবে, $a - a + a - a + a - a + . . . . . .$ ।

সুতরাং, এই অসীম ধারাটির কোনো সমষ্টি নাই ।

ঘ) $r = 1$ হলেও $S_{n}$ এর প্রান্তীয় মান পাওয়া যায় না। কেননা তখন ধারাটি হবে $a + a + a + a + a + . . . . .$ (n সংখ্যক)। অর্থাৎ $S_{n} = n a$ যা $n$ এর মান বাড়িয়ে যথেষ্ট বড় করা যায়।

সুতরাং, এই অসীম ধারাটির কোন সমষ্টি নাই ।

$|r| < 1$ অর্থাৎ, $- 1 < r < 1$ হলে, $a + a r + a r^{2} + a r^{3} + . . . . .$ অসীম গুণোত্তর ধারাটির সমষ্টি $S = \frac{a}{1 - r}$ | $r$ এর অন্য সকল মানের জন্য অসীম ধারাটির সমষ্টি থাকবে না।

মন্তব্য: অসীম গুণোত্তর ধারার সমষ্টিকে (যদি থাকে) $S_{\infty}$ লিখে প্রকাশ করা হয় এবং একে ধারাটির অসীমতক সমষ্টি বলা হয়। অর্থাৎ, $a + a r + a r^{2} + a r^{3} + . . . . .$ গুণোত্তর ধারাটির অসীমতক সমষ্টি, $S_{\infty} = \frac{a}{1 - r}$ যখন $|r| < 1$ ।

উদাহরণ ২. নিচের অসীম গুণোত্তর ধারার অসীমতক সমষ্টি (যদি থাকে) নির্ণয় কর।
ক) $\frac{1}{3} + \frac{1}{3^{2}} + \frac{1}{3^{3}} + \frac{1}{3^{4}} + . . . . . .$

খ) $1 + 0.1 + 0.01 + 0.001 + . . . . .$
গ) $1 + \frac{1}{\sqrt{2}} + \frac{1}{2} + \frac{1}{2 \sqrt{2}} + \frac{1}{4} + . . . . . .$
সমাধান:
ক) এখানে, ধারাটির প্রথম পদ, $a = \frac{1}{3}$ এবং সাধারণ অনুপাত $r = \frac{1}{3^{2}} \times \frac{3}{1} = \frac{1}{3} < 1$

$∴$ ধারাটির অসীমতক সমষ্টি, $S_{\infty} = \frac{a}{1 - r} = \frac{\frac{1}{3}}{1 - \frac{1}{3}} = \frac{1}{3} \times \frac{3}{2} = \frac{1}{2}$

খ) এখানে, ধারাটির প্রথম পদ $a = 1$ এবং সাধারণ অনুপাত $r = \frac{0.1}{1} = \frac{1}{10} < 1$
$∴$ ধারাটির অসীমতক সমষ্টি, $S_{\infty} = \frac{a}{1 - r} = \frac{1}{1 - \frac{1}{10}} = \frac{10}{9} = 1 \frac{1}{9}$

গ) এখানে, ধারাটির প্রথম পদ $a = 1$ এবং সাধারণ অনুপাত $r = \frac{\frac{1}{\sqrt{2}}}{1} = \frac{1}{\sqrt{2}} < 1$
$∴$ ধারাটির অসীমতক সমষ্টি, $S_{\infty} = \frac{a}{1 - r} = \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2} - 1} = 3.414$ (আসন্ন )

Content added || updated By

Genius

অসীম ধারা অসীম ধারার আংশিক সমষ্টি অসীম গুণোত্তর ধারার সমষ্টি

অসীম ধারা

অসীম ধারার আংশিক সমষ্টি

অসীম গুণোত্তর ধারার সমষ্টি

All Notifications

Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit. Eaque, officia!

Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit. Eaque, officia!

Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit. Eaque, officia!

Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit. Eaque, officia!

Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit. Eaque, officia!

Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit. Eaque, officia!

Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit. Eaque, officia!

Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit. Eaque, officia!

Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit. Eaque, officia!

Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit. Eaque, officia!

Promotion