📘 CodingMarble Learn

अवकलज की मदद से वक्र अनुरेखण

y = f(x) का स्केच बनाने के लिए: प्रांत और अंतःखंड निकालो, f'(x) = 0 से स्थिर बिंदु निकालो, f'(x) के चिह्न से देखो वक्र कहाँ बढ़ता-घटता है, f''(x) से अवतलता और नति परिवर्तन बिंदु निकालो, अनंतस्पर्शी और सिरों का व्यवहार देखो, फिर सब कुछ चिकने वक्र से जोड़ो। उदाहरण: y = x³ − 3x का उच्चिष्ठ (−1, 2), निम्निष्ठ (1, −2) और नति परिवर्तन बिंदु (0, 0) है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. आसान बिंदुओं से शुरू करो: y = x³ − 3x अक्षों को कहाँ काटता है? x = 0 और x = ±1.73 पर।
  2. ढाल कहाँ शून्य है? f'(x) = 3x² − 3 = 0 से x = ±1। ये स्थिर बिंदु हैं: (−1, 2) और (1, −2)।
  3. हर हिस्से में f'(x) का चिह्न देखो: +, फिर −, फिर +। वक्र ऊपर जाता है, नीचे आता है, फिर ऊपर जाता है।
  4. f''(x) = 6x से मुड़ाव देखो: बाईं ओर टोपी (∩), दाईं ओर कप (∪), और बीच में (0, 0) पर नति परिवर्तन।
  5. सारे खास बिंदु जोड़ो और सिरे लगाओ: दाईं ओर ऊपर, बाईं ओर नीचे। यही स्केच है।
  6. अब आपकी बारी: y = x³ − ax में a बदलो और देखो मोड़ बिंदु कैसे आते-जाते हैं।

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

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

अवकलज से पहले अंतःखंड क्यों निकालते हैं?

ये जल्दी निकलते हैं और वक्र को अक्षों से बाँध देते हैं, ताकि बाद का आकार किसी चीज़ पर टिक सके।

पहाड़ी की चोटी पर ढाल शून्य क्यों होती है?

चोटी से ठीक पहले वक्र ऊपर जाता है, ठीक बाद नीचे। ठीक चोटी पर एक पल के लिए सपाट है, इसलिए f'(x) = 0।

कैसे पता चले कि कौन-सा स्थिर बिंदु उच्चिष्ठ है?

उसके आसपास f' का चिह्न देखो: + फिर − = उच्चिष्ठ। या f'' देखो: ऋणात्मक = उच्चिष्ठ।

क्या नति परिवर्तन बिंदु हमेशा वहीं होता है जहाँ वक्र x-अक्ष काटता है?

नहीं। यह वहाँ है जहाँ मुड़ाव बदलता है। x³ − 3x में संयोग से (0, 0) है, पर x³ − 6x² + 9x में (2, 2) है।

दूर जाकर वक्र क्या करता है, कैसे पता चले?

सबसे बड़ी घात देखो: बड़े x पर x³, 3x से बहुत बड़ा है, इसलिए y, x³ जैसा चलता है।

क्या हर त्रिघात वक्र में उच्चिष्ठ और निम्निष्ठ होते हैं?

नहीं। अगर f'(x) = 0 के वास्तविक मूल नहीं हैं तो कोई नहीं। a को 0 से नीचे ले जाकर देखो।

वक्र अनुरेखण की चेकलिस्ट

स्केच एकदम सटीक प्लॉट नहीं होता। यह सही आकार और ज़रूरी बिंदु दिखाता है। यह सूची क्रम से करो:

  1. प्रांत (domain): x के कौन-से मान चलेंगे? (0 से भाग नहीं, ऋणात्मक का वर्गमूल नहीं।)
  2. अंतःखंड: x = 0 रखकर y-अंतःखंड; f(x) = 0 हल करके x-अंतःखंड।
  3. सममिति: f(−x) = f(x) हो तो ग्राफ़ y-अक्ष के प्रति सममित (सम फलन); f(−x) = −f(x) हो तो मूल बिंदु के प्रति (विषम फलन)।
  4. स्थिर बिंदु: f'(x) = 0 हल करो।
  5. चिह्न-तालिका (variation table): जहाँ f'(x) > 0 वहाँ वक्र बढ़ता है; जहाँ f'(x) < 0 वहाँ घटता है।
  6. अवतलता: f''(x) > 0 यानी कप जैसा (∪); f''(x) < 0 यानी टोपी जैसा (∩)।
  7. अनंतस्पर्शी और सिरे: x → ±∞ पर और प्रांत से बाहर वाले बिंदुओं के पास क्या होता है?
  8. सब बातें मानते हुए बिंदुओं को चिकने वक्र से जोड़ो।

स्थिर बिंदु: उच्चिष्ठ, निम्निष्ठ या कोई नहीं

स्थिर बिंदु वह है जहाँ स्पर्श रेखा सपाट हो: f'(x) = 0। इसका प्रकार दो तरीकों से तय करो।

प्रथम अवकलज परीक्षण: बिंदु से ठीक पहले और बाद f' का चिह्न देखो। + फिर − = स्थानीय उच्चिष्ठ; − फिर + = स्थानीय निम्निष्ठ; चिह्न न बदले तो स्थिर नति परिवर्तन बिंदु (जैसे y = x³ में 0 पर)।

द्वितीय अवकलज परीक्षण: f''(x) < 0 → उच्चिष्ठ; f''(x) > 0 → निम्निष्ठ; f''(x) = 0 → परीक्षण असफल, चिह्न-तालिका लगाओ।

अंतराल [a, b] पर निरपेक्ष (global) उच्चिष्ठ स्थानीय उच्चिष्ठों और सिरों के मान f(a), f(b) में सबसे बड़ा होता है।

अवतलता और नति परिवर्तन बिंदु

द्वितीय अवकलज बताता है कि ढाल कैसे बदलती है। f''(x) > 0 हो तो ढाल बढ़ती जाती है और वक्र कप की तरह पानी रोकता है (ऊपर की ओर अवतल)। f''(x) < 0 हो तो टोपी की तरह पानी गिरा देता है (नीचे की ओर अवतल)।

नति परिवर्तन बिंदु वह है जहाँ अवतलता बदलती है। f''(x) = 0 निकालो और जाँचो कि वहाँ f'' का चिह्न सच में बदलता है। y = x⁴ में f''(0) = 0 है पर चिह्न नहीं बदलता, इसलिए (0, 0) निम्निष्ठ है, नति परिवर्तन नहीं।

अनंतस्पर्शी और परिमेय फलन

अनंतस्पर्शी (asymptote) वह रेखा है जिसके वक्र पास-पास आता जाता है।

स्केच में पहले अनंतस्पर्शी को डैश रेखा से बनाओ, फिर वक्र को उनके आसपास बिठाओ।

अर्थशास्त्र के ग्राफ़ और वक्र की लंबाई

अर्थशास्त्र: लागत C(q), आय R(q) और लाभ P(q) = R(q) − C(q) मात्रा q के फलन हैं। लाभ वहाँ सबसे ज़्यादा है जहाँ P'(q) = 0 और P''(q) < 0, यानी जहाँ सीमांत आय = सीमांत लागत (R'(q) = C'(q))। औसत लागत C(q)/q अक्सर U-आकार की होती है।

चाप लंबाई: चिकने वक्र y = f(x) की x = a से x = b तक लंबाई

L = ∫ab √(1 + (f'(x))²) dx।

यह छोटे-छोटे तिरछे टुकड़े जोड़ता है, हर एक की लंबाई √(dx² + dy²)। गति में t = a से t = b तक तय दूरी = ∫ |v(t)| dt।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. y = x² − 4x + 1 के स्थिर बिंदु और उनका प्रकार निकालो।

y' = 2x − 4 = 0 → x = 2, y = 4 − 8 + 1 = −3। y'' = 2 > 0, तो (2, −3) निम्निष्ठ है। परवलय ऊपर की ओर खुलता है।

2. y = x³ − 3x का स्केच बनाओ।

अंतःखंड: (0, 0), (±√3, 0)। y' = 3x² − 3 = 0 → x = ±1: (−1, 2) और (1, −2)। y' के चिह्न: + − +, तो (−1, 2) उच्चिष्ठ, (1, −2) निम्निष्ठ। y'' = 6x: (0, 0) पर नति परिवर्तन। सिरे: दाईं ओर ऊपर, बाईं ओर नीचे। विषम फलन, मूल बिंदु के प्रति सममित।

3. y = x³ − 6x² + 9x का स्केच बनाओ।

y = x(x − 3)², तो अंतःखंड (0, 0) और (3, 0); x = 3 पर अक्ष को छूता है। y' = 3x² − 12x + 9 = 3(x − 1)(x − 3) = 0 → x = 1, 3। y(1) = 4, y(3) = 0। y'' = 6x − 12: y''(1) = −6 → उच्चिष्ठ (1, 4); y''(3) = 6 → निम्निष्ठ (3, 0)। नति परिवर्तन: 6x − 12 = 0 → x = 2, y = 2।

4. y = (2x + 1)/(x − 1) के अनंतस्पर्शी और अंतःखंड निकालो।

ऊर्ध्वाधर: x = 1। क्षैतिज: x → ±∞ पर y → 2। y-अंतःखंड: x = 0 → y = −1। x-अंतःखंड: 2x + 1 = 0 → x = −0.5। y' = −3/(x − 1)² < 0, तो x = 1 के दोनों ओर वक्र घटता है।

5. लाभ P(q) = −2q² + 40q − 50 (हज़ार ₹ में)। सबसे अच्छी मात्रा और सबसे बड़ा लाभ निकालो।

P'(q) = −4q + 40 = 0 → q = 10। P''(q) = −4 < 0, तो उच्चिष्ठ। P(10) = −200 + 400 − 50 = 150 हज़ार ₹।

6. y = (2/3)x^(3/2) की x = 0 से x = 3 तक चाप लंबाई निकालो।

y' = x^(1/2), तो 1 + (y')² = 1 + x। L = ∫₀³ √(1 + x) dx = (2/3)(1 + x)^(3/2), 0 से 3 तक = (2/3)(8 − 1) = 14/3 ≈ 4.67 इकाई।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. स्थिर बिंदु निकालने के लिए हल करते हैं:
2. स्थिर बिंदु पर f''(x) > 0 हो तो बिंदु है:
3. y = x³ − 3x का स्थानीय उच्चिष्ठ है:
4. y = 1/(x − 4) का ऊर्ध्वाधर अनंतस्पर्शी है:
5. किसी अंतराल पर f'(x) < 0 हो तो वहाँ वक्र:

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

वक्र अनुरेखण के चरण क्या हैं?

प्रांत, अंतःखंड, सममिति, स्थिर बिंदु (f' = 0), f' की चिह्न-तालिका, अवतलता और नति परिवर्तन (f''), अनंतस्पर्शी और सिरे, फिर चिकने वक्र से जोड़ना।

उच्चिष्ठ और निम्निष्ठ में फ़र्क़ कैसे करें?

f' का चिह्न + से − हो, या f'' < 0 हो, तो उच्चिष्ठ। f' का चिह्न − से + हो, या f'' > 0 हो, तो निम्निष्ठ।

नति परिवर्तन बिंदु क्या है?

वह बिंदु जहाँ वक्र एक तरफ़ (∩) मुड़ने से दूसरी तरफ़ (∪) मुड़ने लगता है, यानी वहाँ f'' का चिह्न बदलता है।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

स्पेन2º BachilleratoAlgebraic Sense
स्पेन2º BachilleratoAlgebraic Sense
अमेरिकाGrade 12Applications of Integration
दक्षिण कोरिया고등학교 2학년Differentiation
दक्षिण कोरिया고등학교 2학년Differentiation and the economy
दक्षिण कोरिया고등학교 3학년Differentiation and economy
दक्षिण कोरिया고등학교 3학년Differentiation
फ्रांसPremièreAnalysis

पहले यह पढ़ें

आगे पढ़ें

इससे जुड़े पाठ

सभी गणित पाठ