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त्रिविमीय ज्यामिति का परिचय (कक्षा 11)

अंतरिक्ष में मूल O से होकर तीन परस्पर लंब अक्ष x, y, z लेते हैं। हर दो अक्ष एक निर्देशांक तल बनाते हैं: XY (z = 0), YZ (x = 0), ZX (y = 0)। तीनों तल अंतरिक्ष को आठ अष्टांशों में बाँटते हैं, जिनकी पहचान x, y, z के चिह्नों से होती है। बिंदु P(x, y, z) तक x-अक्ष पर x, फिर y के समांतर y, फिर z के समांतर z चलकर पहुँचते हैं। x-अक्ष पर बिंदु (x, 0, 0), XY-तल पर (x, y, 0)। दूरी PQ = √((x₂ − x₁)² + (y₂ − y₁)² + (z₂ − z₁)²)।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. कागज़ पर बिंदु के लिए दो संख्याएँ (x, y) काफ़ी हैं। कमरे में तीन चाहिए: आगे, बगल और ऊपर। इसलिए तीन अक्ष x, y, z बनाते हैं, सब एक-दूसरे पर लंब, O पर मिलते हैं। हर दो अक्ष एक समतल बनाते हैं: XY, YZ, ZX।
  2. तीन तल अंतरिक्ष को 8 डिब्बों में काटते हैं। इन्हें अष्टांश कहते हैं। हर अष्टांश में x, y, z के चिह्न तय हैं। अष्टांश I = (+, +, +), अष्टांश VII = (−, −, −)।
  3. P(3, 2, 4) तक पहुँचना: O से x पर 3 चलो, फिर y की दिशा में 2, फिर z की दिशा में 4 ऊपर चढ़ो। ये तीन संख्याएँ P के निर्देशांक हैं।
  4. x-अक्ष पर y और z दोनों 0: (3, 0, 0)। XY-तल पर सिर्फ z = 0: (3, 2, 0)। P(3, 2, 4) से सीधा नीचे गिरो तो (3, 2, 0) पर पहुँचोगे।
  5. दो बिंदुओं के बीच दूरी: P और Q को एक डिब्बे के आमने-सामने कोनों पर रखो। पहले फ़र्श पर पाइथागोरस, फिर ऊपर की ओर एक बार और। PQ = √(Δx² + Δy² + Δz²)।
  6. अब खुद खेलो: स्लाइडर से P और Q हिलाओ। उनके अष्टांश और दूरी बदलते देखो।

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

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

अंतरिक्ष में तीन संख्याएँ क्यों चाहिए?

दो संख्याएँ सिर्फ फ़र्श पर जगह बताती हैं। तीसरी बताती है कितना ऊपर। उसके बिना कई बिंदुओं का (x, y) एक ही होगा।

अष्टांश के नंबर कैसे याद रखूँ?

I–IV फ़र्श के ऊपर (z > 0), चार चतुर्थांशों की तरह घूमते। V–VIII वही चार, पर फ़र्श के नीचे।

x, y, z चलने का क्रम मायने रखता है?

नहीं। किसी भी क्रम में चलो, डिब्बे के उसी कोने P(3, 2, 4) पर पहुँचोगे।

क्या अक्ष पर बिंदु किसी तल पर भी है?

हाँ। (3, 0, 0) x-अक्ष पर है और XY-तल व ZX-तल दोनों पर, क्योंकि y = 0 और z = 0।

दूरी सूत्र में तीन वर्ग क्यों?

पाइथागोरस दो बार: फ़र्श पर (Δx, Δy) और ऊपर (Δz)। हर बार एक वर्ग जुड़ता है।

किसे P कहूँ, फ़र्क पड़ता है?

नहीं। (x₂ − x₁)² = (x₁ − x₂)², इसलिए PQ = QP।

निर्देशांक अक्ष और निर्देशांक तल

समतल में दो संख्याएँ बिंदु तय करती हैं। अंतरिक्ष में तीन चाहिए। तीन रेखाएँ जो एक बिंदु O (मूल बिंदु) पर मिलें और आपस में लंब हों: x-अक्ष, y-अक्ष और z-अक्ष।

हर दो अक्ष एक निर्देशांक तल बनाते हैं:

अष्टांश

तीनों तल अंतरिक्ष को आठ अष्टांशों में बाँटते हैं। निर्देशांकों के चिह्न अष्टांश बताते हैं:

अष्टांशIIIIIIIVVVIVIIVIII
x+−−++−−+
y++−−++−−
z++++−−−−

पहले चार XY-तल के ऊपर, आखिरी चार नीचे।

अंतरिक्ष में बिंदु के निर्देशांक

बिंदु को P(x, y, z) लिखते हैं। O से x-अक्ष पर x इकाई, फिर y-अक्ष के समांतर y इकाई, फिर z-अक्ष के समांतर z इकाई चलो।

दूसरी तरह: x = YZ-तल से P की दूरी, y = ZX-तल से, z = XY-तल से (चिह्न सहित)।

दो बिंदुओं के बीच की दूरी

P(x₁, y₁, z₁) और Q(x₂, y₂, z₂) लो। अक्षों के समांतर किनारों वाला डिब्बा बनाओ, P और Q आमने-सामने के कोनों पर। किनारे |x₂ − x₁|, |y₂ − y₁|, |z₂ − z₁|।

फ़र्श पर: PN² = (x₂ − x₁)² + (y₂ − y₁)²। ऊपर: PQ² = PN² + (z₂ − z₁)²। इसलिए

PQ = √((x₂ − x₁)² + (y₂ − y₁)² + (z₂ − z₁)²)

मूल से दूरी: OP = √(x² + y² + z²)। इस सूत्र से संरेखता (AB + BC = AC) और त्रिभुज का प्रकार भी जाँच सकते हैं।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. (−3, 1, −2) किस अष्टांश में है?

चरण 1: चिह्न x −, y +, z −। चरण 2: (−, +, −) = अष्टांश VI।

2. P(1, −3, 4) और Q(−4, 1, 2) के बीच दूरी?

चरण 1: Δx = −5, Δy = 4, Δz = −2। चरण 2: PQ² = 25 + 16 + 4 = 45। चरण 3: PQ = 3√5 ≈ 6.71।

3. P(2, 3, 6) की मूल से दूरी?

चरण 1: OP² = 4 + 9 + 36 = 49। चरण 2: OP = 7।

4. दिखाओ कि A(−2, 3, 5), B(1, 2, 3), C(7, 0, −1) संरेख हैं।

चरण 1: AB = √14। चरण 2: BC = 2√14, AC = 3√14। चरण 3: AB + BC = AC, इसलिए संरेख।

5. दिखाओ कि (0, 7, −10), (1, 6, −6), (4, 9, −6) समद्विबाहु त्रिभुज बनाते हैं।

चरण 1: AB = √18। चरण 2: BC = √18। चरण 3: AC = 6। दो भुजाएँ बराबर → समद्विबाहु।

6. x-अक्ष पर वह बिंदु जो A(1, 2, 3) और B(3, 5, −2) से बराबर दूर है?

चरण 1: बिंदु (x, 0, 0)। चरण 2: (x − 1)² + 13 = (x − 3)² + 29। चरण 3: 4x = 24 → x = 6। बिंदु (6, 0, 0)।

7. A(3, 4, 5), B(−1, 3, −7) हों तो PA² + PB² = 2k² वाले बिंदुओं P का समीकरण?

चरण 1: PA² और PB² लिखो। चरण 2: जोड़ो: 2x² + 2y² + 2z² − 4x − 14y + 4z + 109 = 2k²। चरण 3: 2(x² + y² + z²) − 4x − 14y + 4z + 109 − 2k² = 0।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. YZ-तल के हर बिंदु पर
2. (4, −2, −5) किस अष्टांश में?
3. z-अक्ष पर बिंदु
4. (0, 0, 0) और (1, 2, 2) के बीच दूरी
5. कितने अष्टांश होते हैं?

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

त्रिविमीय ज्यामिति में अष्टांश क्या हैं?

तीन निर्देशांक तल अंतरिक्ष को आठ भागों में बाँटते हैं। हर भाग में x, y, z के चिह्न तय हैं।

3D में दूरी सूत्र क्या है?

PQ = √((x₂ − x₁)² + (y₂ − y₁)² + (z₂ − z₁)²)।

निर्देशांक तलों के समीकरण?

XY-तल: z = 0; YZ-तल: x = 0; ZX-तल: y = 0।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

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