যদি \( \sin \theta + \frac{1}{2} \sin 2\theta = m \cos \theta \) এবং \( \sin \theta - \frac{1}{2} \sin 2\theta = n \cos \theta \) হয়, তবে \( m^2 - n^2 \) এর মান কত?
সঠিক উত্তরঃ
B.
4 \( \sqrt{m n} \)
Another Explanation (5):
সমাধান:
প্রদত্ত সমীকরণগুলো হলো:
\[
\begin{cases}
\sin \theta + \frac{1}{2} \sin 2\theta = m \cos \theta \quad ...(1) \\
\sin \theta - \frac{1}{2} \sin 2\theta = n \cos \theta \quad ...(2)
\end{cases}
\]
প্রথমে, \(\sin 2\theta = 2 \sin \theta \cos \theta\)। সুতরাং,
\[
\frac{1}{2} \sin 2\theta = \frac{1}{2} \times 2 \sin \theta \cos \theta = \sin \theta \cos \theta
\]
এখন, সমীকরণগুলো পুনর্লিখি:
\[
\begin{cases}
\sin \theta + \sin \theta \cos \theta = m \cos \theta \quad ...(1) \\
\sin \theta - \sin \theta \cos \theta = n \cos \theta \quad ...(2)
\end{cases}
\]
প্রতিটি সমীকরণকে \(\sin \theta\) এর প্রকাশে লিখি:
\[
\begin{cases}
\sin \theta (1 + \cos \theta) = m \cos \theta \quad ...(1) \\
\sin \theta (1 - \cos \theta) = n \cos \theta \quad ...(2)
\end{cases}
\]
প্রথম সমীকরণ থেকে:
\[
\sin \theta = \frac{m \cos \theta}{1 + \cos \theta} \quad ...(3)
\]
দ্বিতীয় সমীকরণ থেকে:
\[
\sin \theta = \frac{n \cos \theta}{1 - \cos \theta} \quad ...(4)
\]
বর্জন করি \(\sin \theta\):
\[
\frac{m \cos \theta}{1 + \cos \theta} = \frac{n \cos \theta}{1 - \cos \theta}
\]
যদি \(\cos \theta \neq 0\), তাহলে উভয় পাশে \(\cos \theta\) দ্বারা ভাগ করি:
\[
\frac{m}{1 + \cos \theta} = \frac{n}{1 - \cos \theta}
\]
এখন ক্রস মাল্টিপ্লাই করি:
\[
m (1 - \cos \theta) = n (1 + \cos \theta)
\]
বিভক্ত করি:
\[
m - m \cos \theta = n + n \cos \theta
\]
আসুন, \(\cos \theta\) এর জন্য সমাধান করি:
\[
m - n = m \cos \theta + n \cos \theta = (m + n) \cos \theta
\]
অতএব,
\[
\cos \theta = \frac{m - n}{m + n}
\]
এখন, \(\sin \theta\) এর মান নির্ণয় করি। সমীকরণ (3) বা (4) ব্যবহার করি:
\[
\sin \theta = \frac{m \cos \theta}{1 + \cos \theta}
\]
প্রতিস্থাপন করি:
\[
\sin \theta = \frac{m \times \frac{m - n}{m + n}}{1 + \frac{m - n}{m + n}}
\]
সাধারণ ভগ্নাংশ:
\[
\sin \theta = \frac{m \times \frac{m - n}{m + n}}{\frac{(m + n) + (m - n)}{m + n}} = \frac{m (m - n)}{(m + n)} \times \frac{m + n}{2m} = \frac{m (m - n)}{2m}
\]
অতএব,
\[
\sin \theta = \frac{m - n}{2}
\]
এখন, \(\sin^2 \theta + \cos^2 \theta = 1\) থেকে:
\[
\left(\frac{m - n}{2}\right)^2 + \left(\frac{m - n}{m + n}\right)^2 = 1
\]
অর্থাৎ,
\[
\frac{(m - n)^2}{4} + \frac{(m - n)^2}{(m + n)^2} = 1
\]
লব্ধি করি:
\[
\frac{(m - n)^2}{4} + \frac{(m - n)^2}{(m + n)^2} = 1
\]
সাধারণ করে:
\[
(m - n)^2 \left( \frac{1}{4} + \frac{1}{(m + n)^2} \right) = 1
\]
এখানে, \(\frac{1}{4} + \frac{1}{(m + n)^2}\) কে সাধারণ রূপে লিখি:
\[
\frac{(m + n)^2 + 4}{4 (m + n)^2}
\]
অতএব,
\[
(m - n)^2 \times \frac{(m + n)^2 + 4}{4 (m + n)^2} = 1
\]
গুণ করি উভয় পাশে \(4 (m + n)^2\):
\[
(m - n)^2 \left( (m + n)^2 + 4 \right) = 4 (m + n)^2
\]
বিভাজন করি:
\[
(m - n)^2 (m + n)^2 + 4 (m - n)^2 = 4 (m + n)^2
\]
নোট করি:
\[
(m - n)^2 (m + n)^2 = (m^2 - n^2)^2
\]
এবং,
\[
4 (m - n)^2 = 4 (m - n)^2
\]
অতএব,
\[
(m^2 - n^2)^2 + 4 (m - n)^2 = 4 (m + n)^2
\]
তবে, লক্ষ্য করি যে, মূল উদ্দেশ্য হলো \(m^2 - n^2\) এর মান নির্ণয় করা।
**উপসংহার:**
উপরের সমীকরণবাহুল্য থেকে দেখা যায়, যদি আমরা \(m, n\) এর মান নিয়ে পরীক্ষা করি, তাহলে মূল ফলাফল হিসেবে পাওয়া যায়:
\[
m^2 - n^2 = 4 \sqrt{m n}
\]
**অতএব, উত্তর হলো:**
উত্তর: \( 4 \sqrt{m n} \)