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निर्देशांक प्रमाण: निर्देशांकों से ज्यामिति सिद्ध करना

निर्देशांक प्रमाण में हम आकृति को ग्रिड पर रखते हैं और बीजगणित से उसके तथ्य सिद्ध करते हैं। दूरी सूत्र से लंबाई, मध्य-बिंदु सूत्र से समद्विभाजन, और ढलान से समांतर (बराबर ढलान) या लंब (ढलानों का गुणनफल −1) सिद्ध होता है। वृत्त के लिए: बिंदु (x, y) केंद्र (h, k) और त्रिज्या r वाले वृत्त पर तभी है जब (x − h)² + (y − k)² = r²; पूर्ण वर्ग बनाकर उलझा समीकरण इसी रूप में आता है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. दो बिंदु A(−3, −2) और B(3, 6)। उनके बीच समकोण त्रिभुज बनाओ: 6 दाएँ, 8 ऊपर। पाइथागोरस से AB = √(6² + 8²) = 10। यही दूरी सूत्र है।
  2. मध्य-बिंदु M = x का औसत और y का औसत: M(0, 2)। ढलान = ऊपर ÷ दाएँ = 8 ÷ 6 = 4/3।
  3. अब प्रमाण: क्या PQRS आयत है? आमने-सामने की भुजाओं की ढलान बराबर है, तो वे समांतर हैं। पास-पास की ढलानों का गुणनफल −1 है, तो कोने समकोण हैं।
  4. केंद्र O(0, 0) और त्रिज्या 5 वाला वृत्त x² + y² = 25 है। P(3, 4) ठीक 5 दूर है, तो वृत्त पर है। Q(4, −4) लगभग 5.66 दूर है, तो बाहर है।
  5. पूर्ण वर्ग: x² + y² − 6x + 4y − 3 = 0 बन जाता है (x − 3)² + (y + 2)² = 16। देखो, वृत्त खिसककर केंद्र (3, −2) और त्रिज्या 4 पर आ गया।
  6. अब तुम खेलो: A और B व्यास के सिरे हैं। स्लाइडर से P को चलाओ। वृत्त पर ∠APB हमेशा 90° है और PA, PB की ढलानों का गुणनफल −1।

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

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

दूरी सूत्र सिर्फ़ पाइथागोरस क्यों है?

दोनों बिंदुओं से एक क्षैतिज और एक ऊर्ध्वाधर रेखा खींचो। समकोण त्रिभुज बनता है; दाएँ और ऊपर की दूरियाँ आधार और लंब हैं, और रेखाखंड कर्ण है।

मध्य-बिंदु के लिए औसत क्यों लेते हैं?

बीच का बिंदु आधा दाएँ और आधा ऊपर है, और दो संख्याओं के ठीक बीच की संख्या उनका औसत है।

लंब ढलानों का गुणनफल −1 क्यों होता है?

रेखा को 90° घुमाने पर ऊपर और दाएँ की बढ़त आपस में बदल जाती है और एक का चिह्न उलटता है: ढलान a/b बन जाती है −b/a। गुणा करो तो −1।

बिना चित्र बनाए कैसे जाँचूँ कि बिंदु वृत्त पर है?

उसके x और y समीकरण में रखो। (x − h)² + (y − k)² ठीक r² हो तो वृत्त पर; कम हो तो अंदर; ज़्यादा हो तो बाहर।

केंद्र पढ़ते समय चिह्न क्यों उलटते हैं?

(x − 3)² तब शून्य है जब x = 3, तो केंद्र का x = 3। (y + 2)² तब शून्य है जब y = −2, तो केंद्र का y = −2।

क्या 90° का नियम वृत्त के हर बिंदु पर लागू है?

हाँ, A और B को छोड़कर हर बिंदु पर। खेल वाले चरण में P चलाओ: वृत्त पर ढलानों का गुणनफल −1 रहता है, अंदर या बाहर जाने पर बदल जाता है।

औज़ार: दूरी, मध्य-बिंदु और ढलान

बिंदु A(x₁, y₁) और B(x₂, y₂) के लिए:

निर्देशांक प्रमाण कैसे लिखें

  1. रखो: आकृति को ग्रिड पर रखो। हो सके तो एक कोना मूल बिंदु पर और एक भुजा अक्ष पर; संख्याएँ आसान रहती हैं।
  2. तय करो कि क्या दिखाना है: बराबर लंबाई (दूरी), समांतर या लंब भुजाएँ (ढलान), समद्विभाजित भुजा (मध्य-बिंदु)।
  3. गणना करो: हर मान साफ़-साफ़ निकालो।
  4. निष्कर्ष लिखो: एक वाक्य जो संख्याओं को परिभाषा से जोड़े, जैसे "दोनों जोड़ी आमने-सामने की भुजाओं की ढलान बराबर है, इसलिए PQRS समांतर चतुर्भुज है।"

काम की जाँचें: समांतर चतुर्भुज = दोनों जोड़ी सम्मुख भुजाएँ समांतर (या विकर्णों का मध्य-बिंदु एक); आयत = समांतर चतुर्भुज + एक समकोण (या बराबर विकर्ण); समचतुर्भुज = चारों भुजाएँ बराबर; वर्ग = आयत + समचतुर्भुज; समकोण त्रिभुज = दो भुजाओं की ढलानों का गुणनफल −1 (या पाइथागोरस)।

सामान्य प्रमाण में अक्षर लेते हैं: आयत को (0, 0), (a, 0), (a, b), (0, b) पर रखो। दोनों विकर्णों की लंबाई √(a² + b²) है, इससे सिद्ध होता है कि हर आयत के विकर्ण बराबर होते हैं।

निर्देशांक तल पर वृत्त

वृत्त वे सभी बिंदु हैं जो केंद्र (h, k) से r दूरी पर हैं। दूरी सूत्र से:

(x − h)² + (y − k)² = r²   (केंद्र मूल बिंदु पर: x² + y² = r²)

निर्देशांकों से वृत्त के प्रमेय सिद्ध करना

अर्धवृत्त में बना कोण 90° होता है। वृत्त x² + y² = r² लो, व्यास A(−r, 0), B(r, 0), और वृत्त पर कोई और बिंदु P(x, y)। PA की ढलान = y/(x + r), PB की ढलान = y/(x − r)। गुणनफल = y²/(x² − r²)। क्योंकि x² + y² = r², तो y² = r² − x² = −(x² − r²), इसलिए गुणनफल −1 है। तो PA ⟂ PB और ∠APB = 90°।

केंद्र से जीवा पर डाला लंब उसे समद्विभाजित करता है। x² + y² = r² पर (x₁, y₁) और (x₂, y₂) के बीच जीवा लो। दिखाओ कि O से जीवा के मध्य-बिंदु की ढलान × जीवा की ढलान = −1। (अभ्यास में करके देखो।)

करके देखो: ग्राफ़ पेपर पर प्रमाण

ग्राफ़ पेपर पर A(0, 0), B(6, 0), C(8, 4), D(2, 4) लगाओ। पहले अंदाज़ा लगाओ: यह कौन-सा चतुर्भुज है? अब सिद्ध करो: चारों ढलान और दो भुजाओं की लंबाई निकालो। (उत्तर: AB और DC की ढलान 0, AD और BC की ढलान 2 → समांतर चतुर्भुज; AB = 6 पर AD = √20, तो समचतुर्भुज नहीं।) फिर 3D के खेल वाले चरण में P की दूरी 4 और 6 करो और देखो कि ∠APB 90° से ज़्यादा या कम हो जाता है।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. A(−3, −2) और B(3, 6) की दूरी और मध्य-बिंदु निकालो।

AB = √((3 − (−3))² + (6 − (−2))²) = √(36 + 64) = √100 = 10। M = ((−3 + 3)/2, (−2 + 6)/2) = (0, 2)।

2. A(1, 2) से B(10, 14) को 1 : 2 में बाँटने वाला बिंदु निकालो।

P = ((2 × 1 + 1 × 10)/3, (2 × 2 + 1 × 14)/3) = (12/3, 18/3) = (4, 6)। जाँच: P, A से एक-तिहाई रास्ते पर है।

3. सिद्ध करो कि P(−5, 1), Q(−3, −3), R(5, 1), S(3, 5) आयत बनाते हैं।

ढलान: PQ = (−3 − 1)/(−3 + 5) = −2; QR = (1 + 3)/(5 + 3) = ½; RS = (5 − 1)/(3 − 5) = −2; SP = (1 − 5)/(−5 − 3) = ½। सम्मुख भुजाओं की ढलान बराबर → समांतर चतुर्भुज। PQ × QR = −2 × ½ = −1 → समकोण। समकोण वाला समांतर चतुर्भुज आयत है।

4. क्या बिंदु (−6, 8) उस वृत्त पर है जिसका केंद्र मूल बिंदु है और जो (10, 0) से होकर जाता है?

त्रिज्या = 10, तो वृत्त x² + y² = 100। (−6, 8) के लिए: 36 + 64 = 100। हाँ, बिंदु वृत्त पर है।

5. x² + y² − 6x + 4y − 3 = 0 का केंद्र और त्रिज्या निकालो।

समूह बनाओ: (x² − 6x) + (y² + 4y) = 3। 9 और 4 जोड़ो: (x − 3)² + (y + 2)² = 16। केंद्र (3, −2), त्रिज्या 4।

6. x² + y² = 25 के बिंदु (3, 4) पर स्पर्श रेखा का समीकरण निकालो।

त्रिज्या की ढलान = 4/3। स्पर्श रेखा लंब है, तो ढलान = −3/4। y − 4 = −¾(x − 3) → 4y − 16 = −3x + 9 → 3x + 4y = 25।

7. सिद्ध करो कि किसी भी आयत के विकर्ण बराबर होते हैं।

आयत को O(0, 0), A(a, 0), B(a, b), C(0, b) पर रखो। OB = √(a² + b²) और AC = √((0 − a)² + (b − 0)²) = √(a² + b²)। ये हर a और b के लिए बराबर हैं, इसलिए हर आयत के विकर्ण बराबर हैं।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. दो लंब रेखाओं में एक की ढलान 3 है, दूसरी की:
2. (2, −4) और (8, 6) का मध्य-बिंदु है:
3. (x + 1)² + (y − 5)² = 49 का केंद्र और त्रिज्या:
4. ढलान से चतुर्भुज को समांतर चतुर्भुज सिद्ध करने के लिए दिखाते हैं:
5. x² + y² = 169 के लिए बिंदु (5, 12) है:

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

निर्देशांक प्रमाण क्या है?

ऐसा प्रमाण जिसमें आकृति को निर्देशांक ग्रिड पर रखकर दूरी, मध्य-बिंदु और ढलान सूत्रों से ज्यामितीय तथ्य दिखाया जाता है।

कैसे सिद्ध करें कि बिंदु वृत्त पर है?

बिंदु को (x − h)² + (y − k)² = r² में रखो। दोनों पक्ष बराबर हों तो बिंदु वृत्त पर है।

निर्देशांकों से चतुर्भुज को आयत कैसे सिद्ध करें?

दिखाओ कि दोनों जोड़ी सम्मुख भुजाओं की ढलान बराबर है (समांतर चतुर्भुज) और पास की दो भुजाओं की ढलानों का गुणनफल −1 है (समकोण)। या दिखाओ कि यह बराबर विकर्णों वाला समांतर चतुर्भुज है।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

अमेरिकाGrade 10Circles with and without coordinates

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