समांतर श्रेढ़ियाँ

इस अध्याय में आप क्या सीखेंगे
  • समांतर श्रेढ़ी (AP) को पहचानना और उसका व्यापक रूप तथा सार्व अंतर लिखना
  • किसी सूची के AP होने या न होने की जाँच करना
  • सूत्र an=a+(n−1)da_n = a + (n-1)d से किसी भी पद को ज्ञात करना, या दिया हुआ पद कौन-सा है यह पता लगाना
  • सूत्र Sn=n2[2a+(n−1)d]S_n = \tfrac{n}{2}[2a+(n-1)d] से प्रथम nn पदों का योग निकालना
  • वेतन, बचत, उत्पादन और वस्तुओं की गिनती वाली शब्द-समस्याओं को AP में बदलकर हल करना
समांतर श्रेढ़ीसार्व अंतरपद
व्यापक पदव्यापक रूपnवाँ पदप्रथम n पदों का योग
परिमित APअपरिमित AP

1भूमिका: प्रकृति और रोज़मर्रा की ज़िंदगी में प्रतिरूप

प्रकृति में बहुत-सी चीज़ें एक निश्चित प्रतिरूप (pattern) का पालन करती हैं, जैसे सूरजमुखी
के फूल की पंखुड़ियाँ या मधुमक्खी के छत्ते के छिद्र। हमारे रोज़मर्रा के जीवन में भी ऐसे प्रतिरूप
मिलते हैं। जैसे, रीना को एक नौकरी मिली जिसमें मासिक वेतन ₹8000 है और हर साल ₹500 की
बढ़ोतरी होगी। उसका वेतन साल-दर-साल इस प्रकार बढ़ेगा:

8000, 8500, 9000, 9500, . . .

यहाँ हर संख्या अपने पिछले पद में ठीक ₹500 जोड़ने से बनी है। संख्याओं की ऐसी सूची को
समांतर श्रेढ़ी कहते हैं। इस अध्याय में हम सीखेंगे कि ऐसी श्रेढ़ी का कोई भी पद, और कई
पदों का योग, बिना एक-एक करके जोड़े कैसे तुरंत निकाला जाए।

पुस्तक की भूमिका के दो और उदाहरण: एक सीढ़ी के डंडों की लंबाइयाँ नीचे से ऊपर की ओर एक समान
रूप से 2 cm घटती जाती हैं, सबसे नीचे वाला डंडा 45 cm का है, इसलिए लंबाइयाँ (cm में) 45, 43, 41,
39, 37, 35, 33 और 31 हैं: हर बार 2 cm कम, अतः यह सूची AP है (d=−2d=-2)। इसके विपरीत, खरगोशों
के युग्मों की संख्या (पहले से छठे महीने के प्रारंभ में) 1, 1, 2, 3, 5, 8 है; इसमें लगातार पदों का
अंतर (0, 1, 1, 2, 3) समान नहीं, इसलिए यह AP नहीं है।

2समांतर श्रेढ़ी (AP) क्या है

संख्याओं की सूची में हर संख्या को पद (term) कहते हैं। नीचे दी गई पाँच सूचियों को देखें:

सूची नियम
1, 2, 3, 4, . . . हर पद पिछले पद से 1 अधिक
100, 70, 40, 10, . . . हर पद पिछले पद से 30 कम
−3, −2, −1, 0, . . . हर पद पिछले पद में 1 जोड़कर
3, 3, 3, 3, . . . हर पद पिछले पद में 0 जोड़कर (या घटाकर)
−1.0, −1.5, −2.0, −2.5, . . . हर पद पिछले पद में −0.5 जोड़कर

हर सूची में उत्तरोत्तर पद अपने से पहले पद में एक निश्चित संख्या जोड़कर प्राप्त होते हैं।
संख्याओं की ऐसी सूची समांतर श्रेढ़ी (Arithmetic Progression, AP) बनाती है।

याद रखेंपरिभाषा 1

एक समांतर श्रेढ़ी संख्याओं की वह सूची है जिसमें प्रथम पद को छोड़कर हर पद अपने
ठीक पहले पद में एक निश्चित संख्या जोड़ने पर प्राप्त होता है। यह निश्चित संख्या श्रेढ़ी का
सार्व अंतर (common difference) dd कहलाती है। याद रखिए, dd धनात्मक, ऋणात्मक
या शून्य: तीनों में से कुछ भी हो सकता है।

AP के पहले पद को a1a_1 (जिसे प्रायः aa भी लिखते हैं), दूसरे पद को a2a_2, . . ., nnवें पद को ana_n से लिखा जाता है। तब
श्रेढ़ी a1,a2,a3,…,ana_1, a_2, a_3, \ldots, a_n है, और परिभाषा से:

a2−a1=a3−a2=…=an−an−1=da_2 – a_1 = a_3 – a_2 = \ldots = a_n – a_{n-1} = d
याद रखेंपरिभाषा 2

AP का व्यापक रूप (general form):

a, a+d, a+2d, a+3d, …a,\ a+d,\ a+2d,\ a+3d,\ \ldots
जहाँ aa = प्रथम पद, dd = सार्व अंतर
चित्र 1: AP के पहले चार पद; हर चाप पर वही सार्व अंतर d जुड़ता है
चित्र 1: AP के पहले चार पद; हर चाप पर वही सार्व अंतर dd जुड़ता है

2.1 परिमित और अपरिमित AP

जिस AP में पदों की संख्या गिनी जा सकती है, यानी उसका एक अंतिम पद होता है, उसे
परिमित (finite) AP कहते हैं, जैसे प्रातःकालीन सभा में एक पंक्ति में खड़े कुछ विद्यार्थियों की
ऊँचाइयाँ (cm में) 147, 148, 149, . . ., 157 (इसमें 11 पद हैं और अंतिम पद 157 है)। जिस AP
में “…” के बाद कोई अंत नहीं दिया गया, वह अपरिमित (infinite) AP है, उसका कोई
अंतिम पद नहीं होता। अंतिम पद को कभी-कभी ll से भी दर्शाया जाता है।

पुस्तक में दी गई कुछ और AP सूची सार्व अंतर dd
जनवरी के किसी सप्ताह का न्यूनतम तापमान (°C, आरोही क्रम में) −3.1, −3.0, −2.9, −2.8, −2.7, −2.6, −2.5 0.1
₹1000 के ऋण में से हर मास 5% (₹50) लौटाने पर शेष राशि (₹) 950, 900, 850, 800, . . ., 50 −50
कक्षा I से XII तक सर्वाधिक अंक पाने वालों के नकद पुरस्कार (₹) 200, 250, 300, 350, . . ., 750 50
हर मास ₹50 की बचत पर 10 मास तक कुल बचत (₹) 50, 100, 150, . . ., 500 50

2.2 कोई सूची AP है या नहीं, कैसे जाँचें

दी गई सूची AP है या नहीं, यह जानने के लिए लगातार पदों के अंतर निकालें:
a2−a1, a3−a2, a4−a3, …a_2-a_1,\ a_3-a_2,\ a_4-a_3,\ \ldots। यदि हर बार यह अंतर एक ही मान दे, अर्थात
ak+1−aka_{k+1} – a_k हर kk के लिए समान हो, तो सूची AP है, और वही मान dd है। एक बार यह पक्का
हो जाए कि सूची AP है, तो dd ज्ञात करने के लिए केवल किन्हीं दो क्रमागत पदों का अंतर लेना
पर्याप्त है। पर यह जाँचने के लिए कि सूची AP है ही, केवल पहले दो-तीन अंतर बराबर दिखना काफ़ी
नहीं: शर्त यह है कि ak+1−aka_{k+1}-a_k हर kk के लिए समान हो। नीचे (iv) वाली सूची में पहले दो अंतर
बराबर हैं, फिर भी वह AP नहीं है।

सामान्य गलती

अंतर हमेशा अगले पद में से पिछला पद घटाकर निकालें (ak+1−aka_{k+1}-a_k), पिछले में से
अगला नहीं, भले ही अगला पद छोटा हो। जैसे 6, 3, 0, −3, . . . में d=3−6=−3d = 3-6=-3 लिखें,
6−3=36-3=3 नहीं।

हल किया उदाहरण: प्रथम पद और सार्व अंतर लिखना

प्र. AP: 32, 12, −12, −32, …\tfrac32,\ \tfrac12,\ -\tfrac12,\ -\tfrac32,\ \ldots के लिए प्रथम पद aa और सार्व अंतर dd लिखिए।

हल: a=32a=\tfrac32, d=12−32=d=\tfrac12-\tfrac32= −1-1। याद रखिए, यदि यह ज्ञात हो जाए
कि संख्याएँ AP में हैं, तो किन्हीं भी दो क्रमागत पदों से dd ज्ञात किया जा सकता है।

हल किया उदाहरण

प्र. इनमें से कौन-कौन सी सूचियाँ AP नहीं हैं? जो AP हैं, उनके अगले दो पद लिखिए:
(i) 4, 10, 16, 22, . . . (ii) 1, −1, −3, −5, . . . (iii) −2, 2, −2, 2, −2, . . . (iv) 1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3, . . .

हल: (i) a2−a1=6a_2-a_1=6, a3−a2=6a_3-a_2=6, a4−a3=6a_4-a_3=6: हर बार समान। यह
AP है, d=6d=6, अगले दो पद 22+6=2822+6=28 और 28+6=3428+6=34।
(ii) a2−a1=−1−1=−2a_2-a_1=-1-1=-2, a3−a2=−3−(−1)=−2a_3-a_2=-3-(-1)=-2, a4−a3=−5−(−3)=−2a_4-a_3=-5-(-3)=-2: हर बार समान। यह
AP है, d=−2d=-2, अगले दो पद −5+(−2)=−7-5+(-2)=-7 और −7+(−2)=−9-7+(-2)=-9।
(iii) a2−a1=2−(−2)=4a_2-a_1 = 2-(-2)=4, a3−a2=−2−2=−4a_3-a_2=-2-2=-4: बराबर नहीं। यह
AP नहीं है।
(iv) a2−a1=0a_2-a_1=0, a3−a2=0a_3-a_2=0, पर a4−a3=2−1=1a_4-a_3=2-1=1: बराबर नहीं। यह
AP नहीं है।

ध्यान दीजिए: हर बढ़ती हुई सूची AP नहीं होती

1, 1, 2, 3, 5, 8, . . . (हर पद पिछले दो पदों का योग) AP नहीं है, क्योंकि अंतर बदलता
रहता है। इसी तरह 5/4 गुना होने वाली बचत योजना (गुणोत्तर श्रेढ़ी) और वर्ग संख्याएँ
12,22,32,…1^2, 2^2, 3^2, \ldots भी AP नहीं हैं: इनमें पद, गुणा करने या वर्ग करने से बनते हैं, जोड़ने से
नहीं।

पाठकों के लिए विशेष: समांतर माध्य

यदि a,b,ca, b, c AP में हैं, तो b−a=c−bb-a=c-b, अर्थात b=a+c2b=\dfrac{a+c}{2}। इस bb को aa तथा cc का
समांतर माध्य कहते हैं। इसी से “किस kk के लिए तीन पद AP में होंगे” वाले प्रश्न हल होते हैं:
जैसे 2k+1, 13, 5k−32k+1,\ 13,\ 5k-3 AP में हों तो 2×13=(2k+1)+(5k−3)⇒26=7k−2⇒k=42\times13=(2k+1)+(5k-3) \Rightarrow 26=7k-2 \Rightarrow k=4
(पद 9, 13, 17)।

3AP का nवाँ पद

रीना के उदाहरण में 5वें साल का वेतन ज्ञात करने के लिए हर साल ₹500 जोड़ते रहना पड़ेगा।
यह लंबा तरीक़ा है। एक सीधा सूत्र इसे आसान बना देता है।

पद 2 a2=a+d=a+(2−1)da_2 = a + d = a + (2-1)d
↓
पद 3 a3=a2+d=a+2d=a+(3−1)da_3 = a_2 + d = a + 2d = a + (3-1)d
↓
पद 4 a4=a3+d=a+3d=a+(4−1)da_4 = a_3 + d = a + 3d = a + (4-1)d
↓
प्रतिरूपहर पद में गुणांक = (पद संख्या − 1)
सूत्र
an=a+(n−1)da_n = a + (n-1)d
aa = प्रथम पद · dd = सार्व अंतर · nn = पद संख्या · ana_n को व्यापक पद
भी कहते हैं। यदि श्रेढ़ी में mm पद हैं, तो ama_m अंतिम पद है, इसे कभी-कभी ll भी लिखा जाता है।
इन चिह्नों का मतलब
aaप्रथम पद–
ddसार्व अंतर–
nnपद संख्या (कितना वाँ पद)धनात्मक पूर्णांक
ana_nnnवाँ पद / व्यापक पद–
दिया है

AP: 2, 7, 12, . . .

ज्ञात करना है

10वाँ पद

हल

a=2a=2, d=7−2=5d=7-2=5, n=10n=10। सूत्र में रखने पर: a10=2+(10−1)×5=2+45=a_{10} = 2+(10-1)\times5 = 2+45 =
47।

हल किया उदाहरण: कौन-सा पद दिया मान है

प्र. AP: 21, 18, 15, . . . का कौन-सा पद −81 है? क्या इस AP का कोई पद शून्य है?

हल: a=21a=21, d=18−21=−3d=18-21=-3। an=−81a_n=-81 रखने पर: −81=21+(n−1)(−3)⇒−105=−3n⇒n=35-81 = 21+(n-1)(-3) \Rightarrow -105 = -3n \Rightarrow n=35। अतः 35वाँ पद −81 है।
अब an=0a_n=0 रखने पर: 21+(n−1)(−3)=0⇒3(n−1)=21⇒n=821+(n-1)(-3)=0 \Rightarrow 3(n-1)=21 \Rightarrow n=8। अतः
8वाँ पद शून्य है।

हल किया उदाहरण: क्या दिया मान इस AP का पद है

प्र. क्या संख्याओं की सूची 5, 11, 17, 23, . . . का कोई पद 301 है? क्यों?

हल: a2−a1=6a_2-a_1=6, a3−a2=6a_3-a_2=6, a4−a3=6a_4-a_3=6, अतः सूची AP है, a=5a=5, d=6d=6।
मान लीजिए an=301a_n=301: 301=5+(n−1)×6⇒301=6n−1⇒n=3026=1513301=5+(n-1)\times6 \Rightarrow 301=6n-1 \Rightarrow n=\dfrac{302}{6}=\dfrac{151}{3}।
परंतु nn एक धनात्मक पूर्णांक होना चाहिए, इसलिए 301 इस सूची का पद नहीं है।

हल किया उदाहरण: किसी संख्या से विभाज्य संख्याएँ गिनना

प्र. दो अंकों वाली कितनी संख्याएँ 3 से विभाज्य हैं?

हल: 3 से विभाज्य दो अंकों की संख्याएँ 12, 15, 18, . . ., 99 हैं, जो AP है:
a=12a=12, d=3d=3, an=99a_n=99। 99=12+(n−1)3⇒87=3(n−1)⇒n−1=29⇒n=3099=12+(n-1)3 \Rightarrow 87=3(n-1) \Rightarrow n-1=29 \Rightarrow n=30।
अतः 30 संख्याएँ हैं। (तरीक़ा: पहली और अंतिम विभाज्य संख्या ढूँढ़ें, फिर nn निकालें।)

परीक्षा संकेत

जब प्रश्न पूछे “क्या 301 इस सूची का पद है”, तो ana_n = दिया मान रखकर nn के लिए हल
करें। यदि nn धनात्मक पूर्णांक नहीं निकलता (जैसे भिन्न या ऋणात्मक), तो उत्तर है: नहीं,
यह पद नहीं है। यह एक तर्कसंगत (reasoning) प्रश्न है, केवल गणना नहीं।

हल किया उदाहरण: दो शर्तों से AP ज्ञात करना

प्र. वह AP ज्ञात कीजिए जिसका तीसरा पद 5 और सातवाँ पद 9 है।

हल: a3=a+2d=5a_3 = a+2d = 5 …(1), a7=a+6d=9a_7 = a+6d = 9 …(2)। (2) में से (1) घटाने पर:
4d=4⇒d=14d = 4 \Rightarrow d=1; (1) में रखने पर a=3a=3। अतः वांछित
AP: 3, 4, 5, 6, 7, . . . है।

हल किया उदाहरण: अंतिम पद से पीछे गिनना

प्र. AP: 10, 7, 4, . . ., −62 का अंतिम पद से 11वाँ पद ज्ञात कीजिए।

हल (विधि 1): पहले कुल पद ज्ञात करें: a=10,d=−3,an=−62⇒−62=10+(n−1)(−3)⇒n=25a=10,d=-3,a_n=-62 \Rightarrow -62=10+(n-1)(-3) \Rightarrow n=25। अंतिम पद से 11वाँ पद = 15वाँ पद (25वें में से 10 पीछे,
यानी 25−11+1=1525-11+1=15)। a15=10+14(−3)=a_{15}=10+14(-3)= −32।

विधि 2 (आसान): श्रेढ़ी को उलट दें, अब a=−62,d=3a=-62, d=3, और प्रश्न बन जाता है 11वाँ
पद ज्ञात करना: a11=−62+10(3)=a_{11}=-62+10(3)= −32। दोनों विधियों से उत्तर
समान है।

4प्रथम n पदों का योग

यदि शकीला अपनी बेटी की गुल्लक में पहले जन्मदिन पर ₹100, दूसरे पर ₹150, तीसरे पर ₹200
डालती जाए, तो 21वें जन्मदिन तक कुल कितनी राशि जमा होगी? हर साल की राशि अलग-अलग
जोड़ना लंबा तरीक़ा है। एक सीधा सूत्र यही काम पलभर में कर देता है।

गॉस की तरकीब (सूत्र कहाँ से आया)

S=1+2+…+100S = 1+2+\ldots+100 को उल्टा लिखें: S=100+99+…+1S=100+99+\ldots+1। दोनों को जोड़ने पर हर जोड़ी 101101 देती है, कुल 100 जोड़ियाँ, तो 2S=100×1012S=100\times101, अतः S=5050S=5050।

यही तरकीब सामान्य AP पर लगाने से योग का सूत्र मिलता है: SS को सीधे और उलटे क्रम
में लिखकर जोड़ने पर हर पद-जोड़ी [2a+(n−1)d][2a+(n-1)d] देती है, और ऐसी nn जोड़ियाँ हैं।

सूत्र
Sn=n2[2a+(n−1)d]S_n = \frac{n}{2}\big[2a+(n-1)d\big]
SnS_n = प्रथम nn पदों का योग। इसे Sn=n2[a+a+(n−1)d]=n2(a+an)S_n = \dfrac{n}{2}\big[a + a+(n-1)d\big] = \dfrac{n}{2}(a+a_n) भी लिखा जा सकता है।
वैकल्पिक सूत्र (जब अंतिम पद पता हो)
Sn=n2(a+l)S_n = \frac{n}{2}(a+l)
ll = अंतिम पद (अर्थात ana_n)। यह रूप तब काम आता है जब प्रथम और
अंतिम पद दोनों ज्ञात हों पर dd न दिया हो।
एक उपयोगी संबंध

किसी AP का nnवाँ पद, प्रथम nn पदों के योग और प्रथम (n−1)(n-1) पदों के योग का अंतर
होता है: an=Sn−Sn−1a_n = S_n – S_{n-1}। इससे केवल SnS_n का सूत्र दिया होने पर भी पद निकाले जा
सकते हैं।

दिया है

a=100a=100, d=50d=50, n=21n=21 (शकीला की गुल्लक)

ज्ञात करना है

S21S_{21}

हल

S21=212[2(100)+(21−1)(50)]=212[200+1000]=212(1200)=S_{21} = \dfrac{21}{2}\big[2(100)+(21-1)(50)\big] = \dfrac{21}{2}\big[200+1000\big] = \dfrac{21}{2}(1200) = ₹12,600।

हल किया उदाहरण: ऋणात्मक सार्व अंतर वाली AP का योग

प्र. AP: 8, 3, −2, . . . के प्रथम 22 पदों का योग ज्ञात कीजिए।

हल: a=8a=8, d=3−8=−5d=3-8=-5, n=22n=22। S22=222[2(8)+(22−1)(−5)]=11[16−105]=11(−89)=S_{22}=\dfrac{22}{2}\big[2(8)+(22-1)(-5)\big]=11\big[16-105\big]=11(-89)=
−979। अतः प्रथम 22 पदों का योग −979 है।

प्रथम n धन पूर्णांकों का योग
1+2+3+…+n=Sn=n(n+1)21+2+3+\ldots+n = S_n = \frac{n(n+1)}{2}
यहाँ a=1a=1 और अंतिम पद l=nl=n, इसलिए Sn=n2(1+n)S_n=\dfrac{n}{2}(1+n)। जैसे प्रथम 1000 धन पूर्णांकों का योग
S1000=10002(1+1000)=500×1001=500500S_{1000}=\dfrac{1000}{2}(1+1000)=500\times1001=500500।
हल किया उदाहरण: ana_n का सूत्र दिया हो

प्र. संख्याओं की उस सूची के प्रथम 24 पदों का योग ज्ञात कीजिए, जिसका nnवाँ पद an=3+2na_n=3+2n है।

हल: a1=3+2=5a_1=3+2=5, a2=3+4=7a_2=3+4=7, a3=3+6=9a_3=3+6=9, . . . यानी सूची 5, 7, 9, 11, . . . है। अंतर 7−5=9−7=27-5=9-7=2
हर बार समान है, अतः यह AP है: a=5a=5, d=2d=2, n=24n=24।
S24=242[2×5+(24−1)×2]=12[10+46]=S_{24}=\dfrac{24}{2}[2\times5+(24-1)\times2]=12[10+46]= 672।

हल किया उदाहरण: SnS_n दिया हो तो पद ज्ञात करना

प्र. यदि किसी AP के प्रथम nn पदों का योग Sn=4n−n2S_n=4n-n^2 है, तो प्रथम पद, दूसरा पद और nnवाँ पद ज्ञात कीजिए।

हल: प्रथम पद a1=S1=4−1=3a_1=S_1=4-1=3। S2=8−4=4S_2=8-4=4, अतः a2=S2−S1=4−3=1a_2=S_2-S_1=4-3=1।
an=Sn−Sn−1=(4n−n2)−[4(n−1)−(n−1)2]=(4n−n2)−(−n2+6n−5)=a_n=S_n-S_{n-1}=(4n-n^2)-[4(n-1)-(n-1)^2]=(4n-n^2)-(-n^2+6n-5)= 5−2n5-2n।
(जाँच: n=1n=1 रखने पर 33, n=2n=2 रखने पर 11।)

हल किया उदाहरण: योग से पद ज्ञात करना

प्र. यदि किसी AP के प्रथम 14 पदों का योग 1050 है और प्रथम पद 10 है, तो 20वाँ
पद ज्ञात कीजिए।

हल: S14=1050, n=14, a=10S_{14}=1050,\ n=14,\ a=10। सूत्र में रखने पर:
1050=142[20+13d]=140+91d⇒910=91d⇒d=101050 = \dfrac{14}{2}\big[20+13d\big] = 140+91d \Rightarrow 910=91d \Rightarrow d=10।
अतः a20=10+(20−1)(10)=a_{20} = 10+(20-1)(10) = 200।

हल किया उदाहरण: योग दिया, पदों की संख्या ज्ञात करना (दो उत्तर)

प्र. AP: 24, 21, 18, . . . के कितने पद लें कि उनका योग 78 हो?

हल: a=24,d=−3,Sn=78a=24,d=-3,S_n=78। 78=n2[48+(n−1)(−3)]⇒156=n(51−3n)⇒3n2−51n+156=0⇒n2−17n+52=0⇒(n−4)(n−13)=0⇒n=478=\dfrac{n}{2}\big[48+(n-1)(-3)\big] \Rightarrow 156 = n(51-3n) \Rightarrow 3n^2-51n+156=0 \Rightarrow n^2-17n+52=0 \Rightarrow (n-4)(n-13)=0 \Rightarrow n=4 या 1313। दोनों मान्य हैं, 5वें से 13वें पद
तक का योग शून्य होता है (यहाँ aa धनात्मक और dd ऋणात्मक है, जिससे कुछ पद धनात्मक और कुछ
ऋणात्मक होकर आपस में कट जाते हैं), इसलिए
प्रथम 4 पदों का योग और प्रथम 13 पदों का योग दोनों ही 78 हैं।

सामान्य गलती

SnS_n का सूत्र द्विघात समीकरण (quadratic) दे सकता है। दोनों मूल निकालकर तुरंत एक को
ग़लत मत मान लें, पहले जाँचें कि क्या दोनों वास्तव में nn के लिए मान्य (धनात्मक पूर्णांक)
हैं, दोनों सही उत्तर हो सकते हैं जैसा ऊपर देखा।

5शब्द-समस्याएँ: AP कहाँ-कहाँ छिपी है

शब्द-समस्याओं को हल करने का तरीक़ा हर बार एक जैसा है:
पहले पहचानें कि सूची AP बना रही है, फिर aa और dd (या दो शर्तों से समीकरण) लिखें, और
उपयुक्त सूत्र लगाएँ।

समस्या का प्रकार क्या पूछा जाता है प्रयोग होने वाला सूत्र
वेतन/बचत में सालाना/मासिक बढ़ोतरी किसी विशेष वर्ष/महीने का मान an=a+(n−1)da_n=a+(n-1)d
दो अलग-अलग वर्षों/स्थितियों के मान दिए हों पहला पद और dd, फिर कोई अन्य पद दो समीकरण हल करना
पंक्तियों/स्तंभों में वस्तुओं की गिनती (सीटें, फूल, लट्ठे) कुल पंक्तियाँ या कुल वस्तुएँ an=a+(n−1)da_n=a+(n-1)d या Sn=n2(a+l)S_n=\tfrac n2(a+l)
कुल जमा/कुल जुर्माना/कुल पुरस्कार राशि कुल योग Sn=n2[2a+(n−1)d]S_n=\tfrac n2[2a+(n-1)d]
“क्या यह सूची AP है” वाले तर्कसंगत प्रश्न हाँ/नहीं + कारण ak+1−aka_{k+1}-a_k स्थिर है या नहीं
शब्द-समस्या: उत्पादन (दो शर्तों से a और d)

प्र. एक निर्माता ने तीसरे वर्ष 600 और सातवें वर्ष 700 टी.वी. सेट बनाए। यदि उत्पादन हर
साल एक समान संख्या से बढ़ता है, तो ज्ञात कीजिए: (i) पहले वर्ष का उत्पादन (ii) 10वें वर्ष
का उत्पादन (iii) प्रथम 7 वर्षों का कुल उत्पादन।

हल: उत्पादन एक AP बनाता है। a3=a+2d=600a_3=a+2d=600, a7=a+6d=700a_7=a+6d=700। घटाने पर
4d=100⇒d=254d=100 \Rightarrow d=25, फिर a=550a=550।
(i) पहले वर्ष का उत्पादन = 550 सेट।
(ii) a10=a+9d=550+225=a_{10}=a+9d=550+225= 775 सेट।
(iii) S7=72[2(550)+6(25)]=72(1250)=S_7=\dfrac{7}{2}[2(550)+6(25)] = \dfrac{7}{2}(1250) = 4375 सेट।

शब्द-समस्या: पंक्तियों में गिनती (फूलों की क्यारी)

प्र. एक फूलों की क्यारी में पहली पंक्ति में 23, दूसरी में 21, तीसरी में 19 पौधे हैं, और
यह क्रम आगे भी चलता है। अंतिम पंक्ति में 5 पौधे हैं। क्यारी में कुल कितनी पंक्तियाँ हैं?

हल: पौधों की संख्या AP बनाती है: a=23, d=21−23=−2, an=5a=23,\ d=21-23=-2,\ a_n=5।
5=23+(n−1)(−2)⇒−18=(n−1)(−2)⇒n=105=23+(n-1)(-2) \Rightarrow -18=(n-1)(-2) \Rightarrow n=10। अतः क्यारी में
10 पंक्तियाँ हैं।

शब्द-समस्या: लट्ठों का ढेर (कुल योग दिया, एक मूल अस्वीकार)

प्र. 200 लट्ठों को ढेर में इस प्रकार रखा गया है: सबसे नीचे की पंक्ति में 20, उससे अगली में 19,
फिर 18, इत्यादि। ये 200 लट्ठे कितनी पंक्तियों में रखे गए हैं, और सबसे ऊपर की पंक्ति में कितने लट्ठे हैं?

हल: a=20a=20, d=−1d=-1, Sn=200S_n=200। 200=n2[40+(n−1)(−1)]=n2(41−n)⇒n2−41n+400=0⇒(n−16)(n−25)=0⇒n=16200=\dfrac{n}{2}[40+(n-1)(-1)]=\dfrac{n}{2}(41-n) \Rightarrow n^2-41n+400=0 \Rightarrow (n-16)(n-25)=0 \Rightarrow n=16 या 2525।
n=25n=25 पर a25=20−24=−4a_{25}=20-24=-4, लट्ठों की संख्या ऋणात्मक नहीं हो सकती, इसलिए n=25n=25 अस्वीकार।
अतः 16 पंक्तियाँ, और सबसे ऊपर a16=20−15=a_{16}=20-15= 5 लट्ठे।
(ध्यान दें: 24, 21, 18 वाले उदाहरण में दोनों मूल मान्य थे; यहाँ एक मूल अमान्य है। हर बार जाँचें।)

शब्द-समस्या: पेड़ और अनुभाग (योग का गुणा)

प्र. एक स्कूल में हर कक्षा का हर अनुभाग अपनी कक्षा की संख्या के बराबर पेड़ लगाएगा (कक्षा I का
एक अनुभाग 1 पेड़, कक्षा II का 2, . . ., कक्षा XII का 12)। हर कक्षा के तीन अनुभाग हैं। कुल कितने पेड़ लगेंगे?

हल: कक्षा I से XII तक, हर कक्षा के एक अनुभाग के पेड़ 1, 2, . . ., 12 (AP, a=1a=1, l=12l=12, n=12n=12): S12=122(1+12)=78S_{12}=\dfrac{12}{2}(1+12)=78।
तीन अनुभाग होने से कुल 3×78=3\times78= 234 पेड़।

शब्द-समस्या: वेतन और बचत में बढ़ोतरी (nवें पद के लिए हल करना)

प्र. सुब्बा राव ने 1995 में ₹5000 के मासिक वेतन पर कार्य आरंभ किया और प्रत्येक वर्ष ₹200
की वेतन वृद्धि प्राप्त की। किस वर्ष में उसका वेतन ₹7000 हो गया?

हल: a=5000, d=200, an=7000a=5000,\ d=200,\ a_n=7000। 7000=5000+(n−1)(200)⇒2000=200(n−1)⇒n−1=10⇒n=117000=5000+(n-1)(200) \Rightarrow 2000=200(n-1) \Rightarrow n-1=10 \Rightarrow n=11। अतः 11वें वर्ष, यानी
1995 से 10 वर्ष बाद, सन् 2005 में उसका वेतन ₹7000 हो गया।

प्र. रामकली ने किसी वर्ष के प्रथम सप्ताह में ₹50 की बचत की और फिर अपनी साप्ताहिक बचत ₹17.5
बढ़ाती गई। यदि nnवें सप्ताह में उसकी साप्ताहिक बचत ₹207.50 हो जाती है, तो nn ज्ञात कीजिए।

हल: a=50, d=17.5, an=207.5a=50,\ d=17.5,\ a_n=207.5। 207.5=50+(n−1)(17.5)⇒157.5=17.5(n−1)⇒n−1=9⇒207.5=50+(n-1)(17.5) \Rightarrow 157.5=17.5(n-1) \Rightarrow n-1=9 \Rightarrow n=10n=10।

शब्द-समस्या: ब्याज (साधारण ब्याज AP है, चक्रवृद्धि नहीं)

प्र. ₹1000 की धनराशि 8% वार्षिक साधारण ब्याज पर निवेश की जाती है। प्रत्येक वर्ष के अंत में ब्याज
परिकलित कीजिए। क्या ये ब्याज एक AP बनाते हैं? यदि हाँ, तो 30 वर्षों के अंत में ब्याज परिकलित कीजिए।

हल: साधारण ब्याज =P×R×T100=\dfrac{P\times R\times T}{100}। पहले वर्ष 1000×8×1100=₹80\dfrac{1000\times8\times1}{100}=₹80,
दूसरे वर्ष ₹160, तीसरे वर्ष ₹240, . . . सूची 80, 160, 240, . . . में हर बार 80 का अंतर है, अतः यह AP है,
a=80a=80, d=80d=80। a30=80+29×80=a_{30}=80+29\times80= ₹2400।
(चक्रवृद्धि ब्याज में मिश्रधन हर वर्ष गुणा होकर बढ़ता है, इसलिए वह AP नहीं बनता।)

शब्द-समस्या: जुर्माना और नकद पुरस्कार (योग के सूत्र से)

प्र. 1 किसी ठेके में विलंब पर जुर्माना पहले दिन ₹200, दूसरे दिन ₹250, तीसरे दिन ₹300, इत्यादि है
(हर दिन ₹50 अधिक)। 30 दिन के विलंब पर कुल जुर्माना कितना होगा?

हल: a=200, d=50, n=30a=200,\ d=50,\ n=30। S30=302[400+29×50]=15×1850=S_{30}=\dfrac{30}{2}[400+29\times50]=15\times1850= ₹27,750।

प्र. 2 ₹700 की राशि से 7 नकद पुरस्कार दिए जाने हैं, हर पुरस्कार अपने से ठीक पहले पुरस्कार से ₹20 कम है।
प्रत्येक पुरस्कार का मान ज्ञात कीजिए।

हल: n=7, d=−20, S7=700n=7,\ d=-20,\ S_7=700। 700=72[2a+6(−20)]⇒200=2a−120⇒a=160700=\dfrac72[2a+6(-20)] \Rightarrow 200=2a-120 \Rightarrow a=160।
पुरस्कार: ₹160, ₹140, ₹120, ₹100, ₹80, ₹60, ₹40।

शब्द-समस्या: अर्धवृत्तों का सर्पिल (ज्यामितीय संदर्भ)

प्र. केंद्र A से प्रारंभ करते हुए, बारी-बारी से केंद्रों A और B को लेते हुए, त्रिज्याओं 0.5 cm, 1.0 cm,
1.5 cm, 2.0 cm, . . . वाले उत्तरोत्तर अर्धवृत्तों को खींचकर एक सर्पिल बनाया गया है। तेरह क्रमागत अर्धवृत्तों से
बने इस सर्पिल की कुल लंबाई क्या है? (π=227\pi=\tfrac{22}{7} लीजिए)

हल: त्रिज्या rr वाले अर्धवृत्त की लंबाई πr\pi r है। लंबाइयाँ l1,l2,l3,…l_1, l_2, l_3, \ldots = π(0.5),π(1.0),π(1.5),…\pi(0.5), \pi(1.0), \pi(1.5), \ldots
एक AP है। कुल लंबाई =π(0.5+1.0+…+6.5)=π×132(0.5+6.5)=227×45.5==\pi(0.5+1.0+\ldots+6.5)=\pi\times\dfrac{13}{2}(0.5+6.5)=\dfrac{22}{7}\times45.5=
143 cm।

परीक्षा संकेत

शब्द-समस्या पढ़ते ही पहले लिखें: “यह AP बनाती है क्योंकि…” एक पंक्ति में यह कारण
लिखने की आदत डालें। फिर aa और dd पहचानें, उपयुक्त सूत्र चुनें, और अंत में
उत्तर को प्रश्न की भाषा में लिखें (जैसे “अतः 10 पंक्तियाँ हैं”, केवल संख्या नहीं)।

सभी परिभाषाएँ और सूत्र एक जगह
समांतर श्रेढ़ी (AP)प्रथम पद के अतिरिक्त हर पद, पिछले पद में एक निश्चित संख्या dd जोड़कर बनता है
सार्व अंतर ddan−an−1a_{n}-a_{n-1}, हर जगह समान; धनात्मक/ऋणात्मक/शून्य हो सकता है
व्यापक रूपa, a+d, a+2d, a+3d, …a,\ a+d,\ a+2d,\ a+3d,\ \ldots
nवाँ पदan=a+(n−1)da_n = a+(n-1)d
प्रथम n पदों का योगSn=n2[2a+(n−1)d]=n2(a+l)S_n = \dfrac{n}{2}[2a+(n-1)d] = \dfrac{n}{2}(a+l)
nवें पद और योग का संबंधan=Sn−Sn−1a_n = S_n – S_{n-1}
प्रथम n धन पूर्णांकों का योगSn=n(n+1)2S_n = \dfrac{n(n+1)}{2}
समांतर माध्यa,b,ca, b, c AP में हों तो b=a+c2b = \dfrac{a+c}{2}
परीक्षा से पहले स्वयं जाँचें
  • क्या मैं किसी सूची को देखकर बता सकता हूँ कि वह AP है या नहीं, और क्यों?
  • क्या मुझे an=a+(n−1)da_n=a+(n-1)d और Sn=n2[2a+(n−1)d]S_n=\tfrac n2[2a+(n-1)d] बिना देखे याद हैं?
  • क्या मैं “nn धनात्मक पूर्णांक होना चाहिए” वाले तर्कसंगत प्रश्न हल कर सकता हूँ?
  • क्या मैं दो शर्तों (जैसे तीसरा और सातवाँ पद) से समीकरण बनाकर aa, dd ज्ञात कर सकता हूँ?
  • क्या मैं शब्द-समस्या में सही ढंग से पहचान सकता हूँ कि aa, dd, nn या SnS_n में से क्या दिया है और क्या पूछा है?
सारांश और त्वरित दोहराव: परीक्षा से एक रात पहले यही पढ़ें
  • AP: प्रथम पद के अतिरिक्त हर पद पिछले पद में निश्चित संख्या dd जोड़कर बनता है; व्यापक रूप a,a+d,a+2d,…a,a+d,a+2d,\ldots
  • जाँच: सूची AP है यदि ak+1−aka_{k+1}-a_k हर kk के लिए समान हो
  • nnवाँ पद: an=a+(n−1)da_n = a+(n-1)d; nn हमेशा धनात्मक पूर्णांक होना चाहिए
  • प्रथम nn पदों का योग: Sn=n2[2a+(n−1)d]=n2(a+l)S_n = \tfrac{n}{2}[2a+(n-1)d] = \tfrac{n}{2}(a+l)
  • an=Sn−Sn−1a_n = S_n – S_{n-1}
  • SnS_n का सूत्र कभी-कभी द्विघात समीकरण देता है, दोनों मूल जाँचें, दोनों मान्य हो सकते हैं
  • शब्द-समस्या में पहले पहचानें “यह AP क्यों है”, फिर aa, dd लिखें, फिर उपयुक्त सूत्र लगाएँ
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