উচ্চতর গণিত• অধ্যায় ১

ম্যাট্রিক্স ও নির্ণায়ক

একাদশ শ্রেণিউচ্চতর গণিতঅধ্যায় ১✓ ফ্রি ডেমো

ম্যাট্রিক্স ও নির্ণায়ক

অধ্যায় চেকপয়েন্ট ও পাঠ অগ্রগতি০/১৩ সম্পন্ন

চেকপয়েন্টে ক্লিক করে সরাসরি ঐ অংশে পড়ুন এবং প্রস্তুতি সম্পন্ন করুন

সামগ্রিক পাঠ সমাপ্তি০%
১
চেকপয়েন্ট ১ / ১৩
ভূমিকা ও মূল বিষয়বস্তু

ম্যাট্রিক্স ও নির্ণায়ক উচ্চতর গণিত এবং আধুনিক বিজ্ঞানের (পদার্থবিজ্ঞান, প্রকৌশল, কম্পিউটার বিজ্ঞান ও অর্থনীতি) অন্যতম ভিত্তিপ্রস্তর। ১৮৫০ সালে ব্রিটিশ গণিতবিদ জেমস জোসেফ সিলভেস্টার (James Joseph Sylvester) প্রথম 'Matrix' শব্দটি ব্যবহার করেন এবং পরবর্তীতে ১৮৫৮ সালে আর্থার কেলি (Arthur Cayley) ম্যাট্রিক্সের বীজগণিতীয় রূপরেখা ও নিয়মকানুন প্রতিষ্ঠা করেন। অন্যদিকে ১৬৮৩ সালে জাপানি গণিতবিদ সেকি কোওয়া এবং জার্মান গণিতবিদ গটফ্রিড উইলহেম লাইবনিজ স্বাধীনভাবে নির্ণায়কের (Determinant) ধারণা উদ্ভাবন করেন।

চেকপয়েন্ট ১ এর ১৩
মনে রাখার মতো তথ্য
১১৮৫০ সালে সিলভেস্টার প্রথম 'Matrix' শব্দটি এবং ১৮৫৮ সালে আর্থার কেলি ম্যাট্রিক্স বীজগণিত প্রবর্তন করেন।
২দুটি ম্যাট্রিক্স A (m × p) ও B (p × n) এর গুণফল AB সংজ্ঞায়িত হবে এবং AB এর ক্রম হবে m × n।
৩ম্যাট্রিক্স গুণনে সাধারণ অবস্থায় বিনিময় বিধি খাটে না (AB ≠ BA), কিন্তু সংযোগ বিধি খাটে: (AB)C = A(BC)।
৪বর্গ ম্যাট্রিক্স A এর জন্য: A + A^T সর্বদা একটি প্রতিসম ম্যাট্রিক্স এবং A - A^T সর্বদা একটি বক্র-প্রতিসম ম্যাট্রিক্স।
৫যেকোনো বক্র-প্রতিসম (Skew-symmetric) ম্যাট্রিক্সের প্রধান কর্ণের প্রতিটি ভুক্তির মান অবশ্যই শূন্য (০)।
৬বর্গ ম্যাট্রিক্সের ট্রেস হলো তার প্রধান কর্ণের ভুক্তিসমূহের যোগফল: Tr(A) = a₁₁ + a₂₂ + ... + aₙₙ।
৭নির্ণায়কের যেকোনো দুটি সারি বা কলাম হুবহু একই বা সমানুপাতিক হলে নির্ণায়কের মান শূন্য (০) হয়।
৮ত্রিভুজাকার বা কর্ণ ম্যাট্রিক্সের নির্ণায়কের মান কেবল তার প্রধান কর্ণের উপাদানগুলোর গুণফলের সমান।
৯ব্যতিক্রমী ম্যাট্রিক্সের নির্ণায়ক শূন্য (|A| = 0) হওয়ায় এর বিপরীত ম্যাট্রিক্সের অস্তিত্ব নেই।
১০বিপরীত ম্যাট্রিক্স নির্ণয়ের সূত্র: A⁻¹ = (1 / |A|) · Adj(A), যেখানে |A| ≠ 0।
১১২×২ ম্যাট্রিক্স A = [a b; c d] এর বিপরীত ম্যাট্রিক্স A⁻¹ = 1/(ad - bc) · [d -b; -c a]।
১২ম্যাট্রিক্সের ইনভার্স ও ট্রান্সপোজের বিপরীতকরণ নিয়ম: (AB)⁻¹ = B⁻¹ A⁻¹ এবং (AB)^T = B^T A^T।
১৩যদি A একটি n × n ক্রমের বর্গ ম্যাট্রিক্স হয়, তবে |k · A| = kⁿ · |A| এবং |Adj(A)| = |A|ⁿ⁻¹।
১৪ক্র্যামারের নিয়মে একঘাত সমীকরণ জোটের অনন্য সমাধান থাকে যদি ও কেবল যদি D = |A| ≠ 0 হয়।
১৫যদি D = 0 কিন্তু Dx, Dy, Dz এর অন্তত একটি অশূন্য হয়, তবে সমীকরণ জোটটির কোনো সমাধান থাকে না (অসঙ্গতিপূর্ণ)।
১৬যদি D = 0 এবং Dx = Dy = Dz = 0 হয়, তবে সমীকরণ জোটের অসংখ্য সমাধান থাকে (নির্ভরশীল)।
শব্দার্থ ও টীকা
ম্যাট্রিক্স (Matrix)

বাস্তব বা জটিল সংখ্যাকে সারি ও কলাম আকারে আয়তাকার সজ্জায় সাজিয়ে বন্ধনী দ্বারা আবদ্ধ রূপ।

নির্ণায়ক (Determinant)

যেকোনো বর্গ ম্যাট্রিক্সের সাথে সম্পর্কিত একটি বিশেষ বাস্তব বা জটিল স্কেলার মান।

ক্রম বা মাত্রা (Order/Dimension)

একটি ম্যাট্রিক্সে বিদ্যমান সারি সংখ্যা m এবং কলাম সংখ্যা n এর গুণফল নির্দেশক রূপ (m × n)।

প্রধান কর্ণ (Principal Diagonal)

বর্গ ম্যাট্রিক্সের ১ম সারি ১ম কলামের ভুক্তি হতে শুরু করে শেষ সারি শেষ কলামের ভুক্তি বরাবর কর্ণ।

ট্রেস (Trace)

বর্গ ম্যাট্রিক্সের প্রধান কর্ণে অবস্থিত ভুক্তিসমূহের বীজগাণিতিক যোগফল।

স্কেলার ম্যাট্রিক্স (Scalar Matrix)

যে কর্ণ ম্যাট্রিক্সের প্রধান কর্ণের অশূন্য উপাদানগুলো পরস্পর সমান।

অভেদক ম্যাট্রিক্স (Identity Matrix)

যে স্কেলার ম্যাট্রিক্সের প্রধান কর্ণের প্রতিটি ভুক্তির মান ১ এবং অন্য সব উপাদান শূন্য।

প্রতিসম ম্যাট্রিক্স (Symmetric Matrix)

যে বর্গ ম্যাট্রিক্সের ট্রান্সপোজ মূল ম্যাট্রিক্সের সমান (A^T = A)।

বক্র-প্রতিসম ম্যাট্রিক্স (Skew-Symmetric)

যে বর্গ ম্যাট্রিক্সের ট্রান্সপোজ মূল ম্যাট্রিক্সের ঋনাত্মক মানের সমান (A^T = -A; কর্ণের ভুক্তিগুলো শূন্য)।

সমঘাতী ম্যাট্রিক্স (Idempotent Matrix)

যে বর্গ ম্যাট্রিক্সকে নিজের সাথে গুণ করলে পুনরায় সেই ম্যাট্রিক্সই পাওয়া যায় (A² = A)।

শূন্যঘাতী ম্যাট্রিক্স (Nilpotent Matrix)

যে বর্গ ম্যাট্রিক্সের কোনো ধনাত্মক পূর্ণঘাতের মান শূন্য ম্যাট্রিক্স হয় (A^k = O)।

বিপরীত সমঘাতী (Involutary Matrix)

যে বর্গ ম্যাট্রিক্সের বর্গ করলে একক ম্যাট্রিক্স পাওয়া যায় (A² = I)।

উল্লম্ব ম্যাট্রিক্স (Orthogonal Matrix)

যে বর্গ ম্যাট্রিক্সের সাথে তার ট্রান্সপোজ গুণ করলে একক ম্যাট্রিক্স হয় (A · A^T = I)।

রূপান্তরিত ম্যাট্রিক্স (Transpose Matrix)

কোনো ম্যাট্রিক্সের সারিগুলোকে কলামে এবং কলামগুলোকে সারিতে স্থানান্তর করে প্রাপ্ত ম্যাট্রিক্স (A^T)।

অনুরূপ ভুক্তি (Corresponding Element)

দুটি সমমাত্রার ম্যাট্রিক্সের একই সারি ও কলামের অবস্থানে থাকা ভুক্তি।

অনূরাশি (Minor)

নির্ণায়কের কোনো উপাদানের সংশ্লিষ্ট সারি ও কলাম বাদ দিয়ে গঠিত ক্ষুদ্রতর নির্ণায়কের মান।

সহগুণক (Cofactor)

অনূরাশির পূর্বে (-1)^(i+j) চিহ্ন যুক্ত করে প্রাপ্ত যথোপযুক্ত চিহ্নযুক্ত মান।

ব্যতিক্রমী ম্যাট্রিক্স (Singular Matrix)

যে বর্গ ম্যাট্রিক্সের নির্ণায়কের মান শূন্য (|A| = 0), যার বিপরীত ম্যাট্রিক্স নেই।

অব্যতিক্রমী ম্যাট্রিক্স (Non-Singular Matrix)

যে বর্গ ম্যাট্রিক্সের নির্ণায়কের মান অশূন্য (|A| ≠ 0), যার বিপরীত ম্যাট্রিক্স বিদ্যমান।

অ্যাডজয়েন্ট ম্যাট্রিক্স (Adjoint Matrix)

বর্গ ম্যাট্রিক্সের সহগুণকগুলো দ্বারা গঠিত ম্যাট্রিক্সের রূপান্তরিত বা ট্রান্সপোজ ম্যাট্রিক্স।

বিপরীত ম্যাট্রিক্স (Inverse Matrix)

অব্যতিক্রমী ম্যাট্রিক্স A এর জন্য এমন একটি ম্যাট্রিক্স A⁻¹ যার গুণফল A · A⁻¹ = I।

ক্র্যামারের নিয়ম (Cramer's Rule)

নির্ণায়কের অনুপাত (Dx/D, Dy/D, Dz/D) ব্যবহার করে একঘাত সমীকরণ জোট সমাধানের পদ্ধতি।

ঊর্ধ্ব ত্রিভুজাকার (Upper Triangular)

যে বর্গ ম্যাট্রিক্সের প্রধান কর্ণের নিচের সকল উপাদান শূন্য (a_ij = 0 যখন i > j)।

নিম্ন ত্রিভুজাকার (Lower Triangular)

যে বর্গ ম্যাট্রিক্সের প্রধান কর্ণের উপরের সকল উপাদান শূন্য (a_ij = 0 যখন i < j)।

রিভার্সাল ল (Reversal Law)

গুণফলের ট্রান্সপোজ বা ইনভার্সের ক্ষেত্রে ক্রম পরিবর্তনের নিয়ম: (AB)^T = B^T A^T, (AB)⁻¹ = B⁻¹ A⁻¹।

বইয়ের অনুশীলনীর উত্তর

অনুশীলনীর প্রশ্নগুলো সবার জন্য খোলা — পূর্ণাঙ্গ উত্তর দেখতে সাবস্ক্রিপশন নিন

সাবস্ক্রিপশন নিন

ফ্রিতে উত্তর দেখতে চান?

১টি সংক্ষিপ্ত ভিডিও বিজ্ঞাপন দেখলেই এই অধ্যায়ের সমস্ত উত্তর আগামী ২৪ ঘণ্টার জন্য ফ্রি আনলক হবে!

প্রশ্ন ১যদি A = [[1, 2], [3, 4]] এবং B = [[2, 0], [1, 3]] হয়, তবে AB এবং BA নির্ণয় করে দেখাও যে AB ≠ BA।

উত্তর দেখতে সাবস্ক্রিপশন লাগবে।

প্রশ্ন ২নির্ণায়কের ধর্মাবলম্বন করে প্রমাণ করো যে:\n| 1 a a² |\n| 1 b b² | = (a - b)(b - c)(c - a)\n| 1 c c² |

উত্তর দেখতে সাবস্ক্রিপশন লাগবে।

প্রশ্ন ৩A = [[2, 1], [5, 3]] ম্যাট্রিক্সটির বিপরীত ম্যাট্রিক্স (A⁻¹) নির্ণয় করো এবং দেখাও যে A · A⁻¹ = I₂।

উত্তর দেখতে সাবস্ক্রিপশন লাগবে।

প্রশ্ন ৪ক্র্যামারের নিয়ম ব্যবহার করে নিচের একঘাত সহসমীকরণ জোটটি সমাধান করো:\nx + y + z = 6\nx - y + z = 2\n2x + y - z = 1

উত্তর দেখতে সাবস্ক্রিপশন লাগবে।

উদ্দীপক আর প্রশ্ন সবার জন্য খোলা — পূর্ণ উত্তর দেখতে সাবস্ক্রিপশন নিন

সাবস্ক্রিপশন নিন

ফ্রিতে সৃজনশীলের উত্তর পড়তে চান?

১টি সংক্ষিপ্ত ভিডিও বিজ্ঞাপন দেখলেই এই অধ্যায়ের সমস্ত সৃজনশীল সমাধান আগামী ২৪ ঘণ্টার জন্য ফ্রি আনলক হবে!

সৃজনশীল প্রশ্ন ১১০ নম্বর
উত্তর প্রিমিয়াম

উদ্দীপক

নিচে দুটি বর্গ ম্যাট্রিক্স দেওয়া হলো:\nA = [[1, 2], [3, 4]] এবং B = [[-2, 1], [3/2, -1/2]]\nআবার C = [[p, 3], [4, p - 1]] একটি অজ্ঞাত চলকযুক্ত ম্যাট্রিক্স।

ক

বক্র-প্রতিসম ম্যাট্রিক্স কাকে বলে?জ্ঞানমূলক — ১

খ

p এর মান কত হলে C ম্যাট্রিক্সটি ব্যতিক্রমী হবে?অনুধাবনমূলক — ২

গ

প্রমাণ করো যে, B ম্যাট্রিক্সটি A ম্যাট্রিক্সের বিপরীত ম্যাট্রিক্স।প্রয়োগমূলক — ৩

ঘ

দেখাও যে, (AB)^T = B^T A^T।উচ্চতর দক্ষতা — ৪

সৃজনশীল প্রশ্ন ২১০ নম্বর
উত্তর প্রিমিয়াম

উদ্দীপক

গণিত ক্লাসে শিক্ষক বোর্ডে একটি বিশেষ নির্ণায়ক লিখলেন:\nΔ = | x+y z 1 |\n | y+z x 1 |\n | z+x y 1 |\nএবং অপর একটি ৩য় ক্রমের নির্ণায়ক D = | 1 1 1 | / | a b c | / | a³ b³ c³ | উপস্থাপন করলেন।

ক

নির্ণায়কের অনুরাশি ও সহগুণকের মধ্যে পার্থক্য কী?জ্ঞানমূলক — ১

খ

বিস্তার না করে দেখাও যে উদ্দীপকের প্রথম নির্ণায়ক Δ = 0।অনুধাবনমূলক — ২

গ

প্রমাণ করো যে, D = (a - b)(b - c)(c - a)(a + b + c)।প্রয়োগমূলক — ৩

ঘ

যদি a, b, c বাস্তব ও ভিন্ন হয় এবং D = 0 হয়, তবে a, b, c এর সম্পর্ক মূল্যায়ন করো।উচ্চতর দক্ষতা — ৪

সৃজনশীল প্রশ্ন ৩১০ নম্বর
উত্তর প্রিমিয়াম

উদ্দীপক

একটি কারখানায় তিনটি ভিন্ন পণ্যের দৈনিক উৎপাদনের হিসাব থেকে তিনটি চলকযুক্ত একঘাত সমীকরণ জোট পাওয়া গেল:\n2x - y + z = 3\nx + y + z = 6\nx - y + 2z = 5

ক

ট্রেস (Trace) কাকে বলে?জ্ঞানমূলক — ১

খ

প্রদত্ত সমীকরণ জোটটিকে ম্যাট্রিক্স সমীকরণ AX = B আকারে প্রকাশ করো।অনুধাবনমূলক — ২

গ

ক্র্যামারের নিয়ম অনুসারে মূল নির্ণায়ক D এবং Dx এর মান নির্ণয় করো।প্রয়োগমূলক — ৩

ঘ

সমীকরণ জোটটির সম্পূর্ণ সমাধান (x, y, z) নির্ণয় করো এবং উত্তরের যথার্থতা পরীক্ষা করো।উচ্চতর দক্ষতা — ৪

সৃজনশীল প্রশ্ন ৪১০ নম্বর
উত্তর প্রিমিয়াম

উদ্দীপক

ধরি M = [[1, 0], [2, 1]] এবং N = [[0, 1], [-1, 0]] দুটি বাস্তব ম্যাট্রিক্স।

ক

সমঘাতী ম্যাট্রিক্সের গাণিতিক শর্তটি লেখো।জ্ঞানমূলক — ১

খ

প্রমাণ করো যে N একটি উল্লম্ব বা লম্ব (Orthogonal) ম্যাট্রিক্স।অনুধাবনমূলক — ২

গ

M ম্যাট্রিক্সের ক্ষেত্রে M² এবং M³ নির্ণয় করো।প্রয়োগমূলক — ৩

ঘ

গাণিতিক আরোহ পদ্ধতি বা প্যাটার্ন বিশ্লেষণের মাধ্যমে M^n (যেখানে n ধনাত্মক পূর্ণসংখ্যা) নির্ণয় করো এবং n = 50 এর মান বের করো।উচ্চতর দক্ষতা — ৪

এই অধ্যায় পড়া কি শেষ হয়েছে?

পড়া শেষ হলে চিহ্নিত করুন যাতে আপনার সার্বিক অগ্রগতি ট্র্যাক করা যায়।