k-এর মান কত হলে, $(3 k + 1) x^{2} + k (11 + k) x + 9 = 0$ সমীকরণটির মূল দুইটি বাস্তব ও অসমান হবে।

Created: 3 years ago | Updated: 1 year ago

Updated: 1 year ago

ক

k<85 অথবা k>1
খ

k> 85 অথবা k>1
গ

K>85 অথবা K<1
ঘ

k<85 অথবা k< 1

JU JU H Unit উচ্চতর গণিত 2017 দ্বিঘাত সমীকরণের মূল-সহগ সম্পর্ক

419

ব্যাখ্যাঃ

একটি দ্বিঘাত সমীকরণ $Ax^2 + Bx + C = 0$ এর মূলদ্বয় বাস্তব ও অসমান হওয়ার শর্ত হলো, এর নিশ্চয়ক (discriminant) $D = B^2 - 4AC$ অবশ্যই শূন্যের চেয়ে বড় হবে, অর্থাৎ $D > 0$।

প্রদত্ত সমীকরণটি হলো: $ (3k+1)x^2 + k(11+k)x + 9 = 0 $

এখানে, আমরা সহগগুলি চিহ্নিত করি:

$A = (3k+1)$
$B = k(11+k)$
$C = 9$

এখন, মূলদ্বয় বাস্তব ও অসমান হওয়ার শর্ত $B^2 - 4AC > 0$ প্রয়োগ করি:

$ (k(11+k))^2 - 4(3k+1)(9) > 0 $

$ k^2(11+k)^2 - 36(3k+1) > 0 $

$ k^2(121 + 22k + k^2) - (108k + 36) > 0 $

$ 121k^2 + 22k^3 + k^4 - 108k - 36 > 0 $

পদগুলো k-এর ঘাতের অধঃক্রম অনুসারে সাজালে পাই:

$ k^4 + 22k^3 + 121k^2 - 108k - 36 > 0 $

এটি একটি চতুর্থ ঘাতের অসমতা (quartic inequality)। উচ্চ মাধ্যমিক বা ভর্তি পরীক্ষার স্তরে সাধারণত এমন জটিল অসমতা সমাধান করতে দেওয়া হয় না, যেখানে উৎপাদকে বিশ্লেষণ স্পষ্ট হয় না। তবে, প্রদত্ত অপশনগুলো $k$ এর মান 1 এবং 85 কে কেন্দ্র করে তৈরি হয়েছে। আমরা যদি এই চতুর্থ ঘাতের বহুপদীর একটি মূল 1 কিনা তা পরীক্ষা করি:

যদি $k=1$ হয়, তাহলে বহুপদীর মান হবে: $ (1)^4 + 22(1)^3 + 121(1)^2 - 108(1) - 36 $

$ = 1 + 22 + 121 - 108 - 36 $

$ = 144 - 144 = 0 $

যেহেতু $k=1$ এর জন্য বহুপদীর মান 0 হয়, তাই $(k-1)$ বহুপদীর একটি উৎপাদক। ভাগ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে আমরা পাই:

$ k^4 + 22k^3 + 121k^2 - 108k - 36 = (k-1)(k^3 + 23k^2 + 144k + 36) $

সুতরাং, অসমতাটি দাঁড়ায়: $ (k-1)(k^3 + 23k^2 + 144k + 36) > 0 $

এখন, $P(k) = k^3 + 23k^2 + 144k + 36$ বহুপদীটি বিশ্লেষণ করি। এর সমস্ত সহগ ধনাত্মক। যদি $k > 0$ হয়, তাহলে $P(k)$ সর্বদা ধনাত্মক হবে। যদি $k$ ঋণাত্মক হয়, তাহলে $P(k)$ এর মান ঋণাত্মক হতে পারে। $P(0) = 36 > 0$ এবং $P(-1) = -1 + 23 - 144 + 36 = -86 < 0$, সুতরাং $k$ এর একটি মূল 0 এবং -1 এর মধ্যে অবস্থিত। এই মূলটিকে আমরা $k_0$ বলতে পারি (যার আনুমানিক মান প্রায় -0.27)।

তাহলে, অসমতা $ (k-1)P(k) > 0 $ এর সমাধান হবে:

$(k-1) > 0$ এবং $P(k) > 0$ $\implies k > 1$ এবং $k > k_0$। এর সাধারণ সমাধান হলো $k > 1$।
$(k-1) < 0$ এবং $P(k) < 0$ $\implies k < 1$ এবং $k < k_0$। এর সাধারণ সমাধান হলো $k < k_0$।

অর্থাৎ, মূল সমীকরণের মূলদ্বয় বাস্তব ও অসমান হওয়ার জন্য $k > 1$ অথবা $k < k_0$ (যেখানে $k_0 \approx -0.27$) হতে হবে। এই সমাধানটি প্রদত্ত কোনো অপশনের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ নয়, কারণ অপশনগুলোতে '85' সংখ্যাটি রয়েছে যা আমাদের গণনায় পাওয়া যায়নি। $k=85$ এই চতুর্থ ঘাতের বহুপদীর মূল নয়।

প্রদত্ত শর্ত বা তথ্য অনুযায়ী এখানে কোনো অপশনই সঠিক নয়। মনে হচ্ছে প্রশ্নটিতে কোনো টাইপো বা তথ্যের অসম্পূর্ণতা রয়েছে, যা একটি সরল দ্বিঘাত অসমতার ফলাফলের (যেমন: $ (k-1)(k-85)>0 $) দিকে ইঙ্গিত করে।