📘 CodingMarble Learn

कार्तीय तल: निर्देशांक, दूरी और मध्य-बिंदु

दो संख्या रेखाएँ समकोण पर काटें, तो एक सपाट सतह नक्शा बन जाती है, जिसमें हर बिंदु का एक पता (x, y) होता है। अक्ष मूल बिंदु O(0, 0) पर मिलते हैं और तल को चार चतुर्थांशों में बाँटते हैं। दूरी पाइथागोरस से मिलती है: x का अंतर और y का अंतर, दोनों का वर्ग, जोड़ो, फिर वर्गमूल। मध्य-बिंदु में x का औसत और y का औसत लेते हैं। दो छोटी दूरियों का योग सबसे बड़ी दूरी के बराबर हो तो तीनों बिंदु संरेख हैं; और दो छोटी भुजाओं के वर्गों का योग बड़ी भुजा के वर्ग के बराबर हो तो समकोण बनता है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. यह टाइलों वाला फ़र्श है, जैसे कमरे का नक्शा। दाईं ओर x-अक्ष और ऊपर की ओर y-अक्ष खींचो। दोनों मूल बिंदु O(0, 0) पर मिलते हैं।
  2. अक्ष फ़र्श को चार चतुर्थांशों में बाँटते हैं। P(3, 2) के लिए 3 दाएँ, फिर 2 ऊपर चलो। Q(−2, −3) यानी 2 बाएँ और 3 नीचे, चतुर्थांश III में।
  3. A(1, 1) से B(4, 5) तक हम 3 दाएँ और 4 ऊपर जाते हैं। समकोण त्रिभुज बनता है, तो AB = √(3² + 4²) = 5।
  4. A(−2, 1) और B(4, 5) का मध्य-बिंदु औसत से: x = (−2 + 4) ÷ 2 = 1 और y = (1 + 5) ÷ 2 = 3। तो M = (1, 3)।
  5. A(−3, −2), B(0, 0), C(3, 2): AB + BC = AC, तो तीनों एक रेखा पर हैं। C को (2, −3) पर ले जाओ: AB² + BC² = AC², तो B पर समकोण।
  6. अब तुम्हारी बारी: स्लाइडर से B और C खिसकाओ। दूरियाँ, मध्य-बिंदु और बिंदु संरेख हैं या समकोण बनाते हैं, नीचे पढ़ो।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

x को y से पहले क्यों लिखते हैं?

यह सबका माना हुआ नियम है, ताकि एक पते का मतलब सबके लिए एक ही हो। 3D में P(3, 2) के लिए पहले 3 आड़ा, फिर 2 ऊपर चलते हैं।

(0, 5) किसी चतुर्थांश में क्यों नहीं है?

यह ठीक y-अक्ष पर है, जो चतुर्थांश I और II के बीच की सीमा रेखा है। चतुर्थांश अक्षों के बीच के चार खुले भाग हैं।

अगर अंतर ऋणात्मक हो तो?

हम अंतर का वर्ग लेते हैं, और (−3)² = 9 = 3²। दूरी कभी ऋणात्मक नहीं होती। 3D में टाइलें गिनी जाती हैं, जो हमेशा धनात्मक हैं।

दूरी सूत्र में पाइथागोरस क्यों है?

आड़ा रास्ता और ऊपर का रास्ता समकोण पर मिलते हैं, तो सीधा रास्ता AB समकोण त्रिभुज का कर्ण है।

मध्य-बिंदु औसत क्यों है?

आधा आड़ा यानी दोनों x के ठीक बीच, और आधा ऊपर यानी दोनों y के ठीक बीच। 3D में M ठीक A और B के बीच बैठा है।

संरेखता की जाँच में 'लंबी भुजा' कैसे पहचानूँ?

तीनों दूरियाँ निकालकर सबसे बड़ी चुनो। 3D में AC लंबी स्लेटी रेखा है और AB + BC उसे ठीक ढक लेते हैं।

निर्देशांक तल का छोटा-सा इतिहास

बहुत समय तक बीजगणित (संख्याएँ और अक्षर) और ज्यामिति (आकृतियाँ) अलग-अलग विषय थे। 1600 के दशक में फ़्रांस के विचारक रेने देकार्त ने इन्हें जोड़ा। उनका विचार सरल था: हर बिंदु को दो संख्याएँ दो। एक मशहूर कहानी है कि छत पर बैठी मक्खी को देखकर उन्होंने सोचा कि उसकी जगह ठीक-ठीक कैसे बताई जाए।

लगभग उसी समय पियरे द फ़र्मा ने भी ऐसा ही सोचा। देकार्त के लैटिन नाम कार्टेसियस से इसे कार्तीय तल कहते हैं। इससे बहुत पहले भारत और यूनान के गणितज्ञ वेदियाँ और मंदिर बनाते समय ज़मीन पर ग्रिड और नाप का उपयोग करते थे।

आज यही विचार नक्शों, कंप्यूटर स्क्रीन (हर पिक्सेल का पता (x, y)), वीडियो गेम और GPS में काम आता है।

द्वि-विमीय निर्देशांक और फ़र्श का नक्शा

दो संख्या रेखाएँ लो। एक को बाएँ-दाएँ बिछाओ: यह x-अक्ष है। दूसरी को नीचे-ऊपर खड़ा करो: यह y-अक्ष है। ये मूल बिंदु O(0, 0) पर समकोण बनाते हुए काटती हैं।

चार चतुर्थांश

अक्ष तल को चार भागों में बाँटते हैं, जिन्हें चतुर्थांश कहते हैं। ऊपर-दाएँ से शुरू करके घड़ी की उल्टी दिशा में गिनते हैं।

चतुर्थांशचिह्न (x, y)उदाहरण
I(+, +)(3, 2)
II(−, +)(−4, 1)
III(−, −)(−2, −3)
IV(+, −)(5, −1)

अक्ष पर पड़ा बिंदु किसी चतुर्थांश में नहीं होता। x-अक्ष पर बिंदु (a, 0) जैसा और y-अक्ष पर (0, b) जैसा होता है।

फ़र्श का नक्शा

फ़र्श का नक्शा पैमाने पर बना कार्तीय तल ही है। अगर कागज़ का एक खाना 1 मीटर हो, तो 5 × 4 खानों का कमरा 5 m × 4 m का है। कमरे के एक कोने को मूल बिंदु मानो, फिर हर दरवाज़े, खिड़की और अलमारी का पता लिख सकते हो।

दो बिंदुओं के बीच की दूरी

A(x₁, y₁) से B(x₂, y₂) तक जाने के लिए पहले आड़ा चलो (x का अंतर = x₂ − x₁), फिर ऊपर चलो (y का अंतर = y₂ − y₁)। ये दोनों रास्ते समकोण पर मिलते हैं, इसलिए AB एक समकोण त्रिभुज का कर्ण है। पाइथागोरस से:

AB = √[(x₂ − x₁)² + (y₂ − y₁)²]

ख़ास बातें: एक ही आड़ी रेखा के दो बिंदुओं की दूरी |x₂ − x₁| है; बिंदु (x, y) की मूल बिंदु से दूरी √(x² + y²) है। अंतर का वर्ग लेते हैं, इसलिए ऋणात्मक अंतर से कोई दिक्कत नहीं।

रेखाखंड का मध्य-बिंदु

AB का मध्य-बिंदु M ठीक बीच में होता है। आधा आड़ा = x का औसत, और आधा ऊपर = y का औसत:

M = ((x₁ + x₂)/2, (y₁ + y₂)/2)

जाँच: AM और MB बराबर होने चाहिए। अगर एक सिरा A और मध्य-बिंदु M पता हो, तो दूसरा सिरा B = (2 × Mx − x₁, 2 × My − y₁)।

संरेखता और समकोण की जाँच

तीनों दूरियाँ AB, BC और AC निकालो। सबसे बड़ी को लंबी भुजा कहो।

सुझाव: पहले वर्ग (AB², BC², AC²) की तुलना करो; ये पूर्ण संख्याएँ होते हैं और वर्गमूल की उलझन नहीं होती।

ख़ुद करके देखो (प्रयोग)

घर पर: टाइलों वाला फ़र्श चुनो। एक टाइल के कोने पर चप्पल रखो: यह मूल बिंदु है। टाइल (3, 4) पर खड़े हो जाओ। चप्पल तक सीधा धागा तानो और टाइल की चौड़ाई से नापो। पहले अनुमान लगाओ: √(9 + 16) = 5 टाइल। फिर जाँचो।

नक्शा: खानेदार कागज़ पर अपना कमरा बनाओ, 1 खाना = 50 cm। दरवाज़े और पलंग के निर्देशांक लिखो।

3D में: आख़िरी चरण पर जाओ। A(−3, −2) पर है। अनुमान लगाओ कि C कहाँ हो ताकि A, B(0, 0), C संरेख हों (संकेत: (6, 4) आज़माओ)। फिर स्लाइडर से जाँचो।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. ये बिंदु किस चतुर्थांश में या किस अक्ष पर हैं: (−3, 5), (4, −2), (0, −6)?

(−3, 5): x ऋणात्मक, y धनात्मक → चतुर्थांश II। (4, −2): x धनात्मक, y ऋणात्मक → चतुर्थांश IV। (0, −6): x = 0 → y-अक्ष पर (किसी चतुर्थांश में नहीं)।

2. A(2, 3) और B(8, 11) के बीच की दूरी निकालो।

x का अंतर = 8 − 2 = 6। y का अंतर = 11 − 3 = 8। AB = √(36 + 64) = √100 = 10 इकाई।

3. P(−5, 12) की मूल बिंदु से दूरी निकालो।

OP = √((−5)² + 12²) = √(25 + 144) = √169 = 13 इकाई।

4. A(−6, 4) और B(2, −8) का मध्य-बिंदु निकालो।

x = (−6 + 2)/2 = −2। y = (4 + (−8))/2 = −2। M = (−2, −2)।

5. M(3, 1) रेखाखंड AB का मध्य-बिंदु है और A = (1, −2)। B निकालो।

(1 + x)/2 = 3 → x = 5। (−2 + y)/2 = 1 → y = 4। B = (5, 4)।

6. कमरे के नक्शे में 1 खाना = 1 m है। दरवाज़ा (0, 2) पर और खिड़की (6, 10) पर है। दोनों कितनी दूर हैं?

अंतर: 6 और 8। दूरी = √(36 + 64) = 10 खाने = 10 m।

7. क्या A(1, 2), B(3, 6), C(4, 8) संरेख हैं?

AB = √(4 + 16) = √20 = 2√5। BC = √(1 + 4) = √5। AC = √(9 + 36) = √45 = 3√5। AB + BC = 3√5 = AC, तो हाँ, संरेख हैं।

8. दिखाओ कि A(1, 1), B(4, 1), C(4, 5) समकोण त्रिभुज बनाते हैं।

AB² = 9, BC² = 16, AC² = 9 + 16 = 25। AB² + BC² = 25 = AC², तो B पर कोण 90° है। (AB आड़ी है और BC सीधी ऊपर।)

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. बिंदु (−4, −7) किस चतुर्थांश में है?
2. बिंदु (6, −3) की कोटि है:
3. (0, 0) और (6, 8) के बीच की दूरी:
4. (2, 4) और (6, 10) का मध्य-बिंदु:
5. x-अक्ष पर हर बिंदु के लिए:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

कार्तीय तल क्या है?

यह एक सपाट सतह है जिस पर दो संख्या रेखाएँ (अक्ष) मूल बिंदु पर समकोण बनाते हुए काटती हैं। इस पर हर बिंदु का नाम एक क्रमित युग्म (x, y) होता है।

भुज और कोटि में क्या अंतर है?

भुज x-निर्देशांक है (y-अक्ष से आड़ी दूरी)। कोटि y-निर्देशांक है (x-अक्ष से ऊपर या नीचे की दूरी)।

तीन बिंदु संरेख हैं, यह कैसे जाँचें?

तीनों के बीच की दूरियाँ निकालो। अगर दो छोटी दूरियों का योग सबसे बड़ी के बराबर हो, तो बिंदु एक सीधी रेखा पर हैं।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

कनाडा (ओंटारियो)Grade 10Analytic Geometry
पोलैंडSzkoła podstawowa, klasa VIIINumber line and coordinate plane
स्पेन2º ESOSpatial sense
स्पेन3º ESOSpatial sense
यूक्रेन9 класCartesian coordinates on the plane
सीबीएसई (भारत)कक्षा 9निर्देशांक ज्यामिति
रूस7 классFunctions

पहले यह पढ़ें

आगे पढ़ें

इससे जुड़े पाठ

सभी गणित पाठ