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प्रतिलोम फलन (Inverse Functions)

प्रतिलोम फलन वह काम उलटा कर देता है जो फलन करता है. अगर f, a को b बनाता है, तो f⁻¹, b को वापस a बनाता है. निकालने के लिए y = f(x) लिखो, x और y की जगह बदलो, फिर y के लिए हल करो. f⁻¹ का ग्राफ़, f के ग्राफ़ का रेखा y = x में दर्पण-प्रतिबिंब होता है. सिर्फ़ एकैकी (one-to-one) फलन का प्रतिलोम होता है; नहीं तो पहले डोमेन सीमित करो (जैसे x ≥ 0 के साथ x² का प्रतिलोम √x).

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. फलन एक मशीन है. 3 डालो, मशीन f पहले ×2 करती है फिर +1, और 7 निकलता है.
  2. उलटी मशीन f⁻¹ उलटे काम उलटे क्रम में करती है: पहले −1, फिर ÷2. 7 डालो, 3 वापस आता है.
  3. ग्राफ़ पर f में बिंदु (3, 7) है. तो f⁻¹ में बिंदु (7, 3) है. x और y ने बस जगह बदली.
  4. हर बिंदु की अदला-बदली करो तो पूरा ग्राफ़ रेखा y = x पर पलट जाता है. नीला f और नारंगी f⁻¹ दर्पण-छवि हैं.
  5. x² में 2 और −2 दोनों से 4 मिलता है. सीधी आड़ी रेखा दो बार काटती है, इसलिए प्रतिलोम नहीं. सिर्फ़ x ≥ 0 रखो तो प्रतिलोम √x है.
  6. अब तुम्हारी बारी: फलन चुनो, x खिसकाओ और बिंदु तथा उसकी दर्पण-छवि को साथ चलते देखो.

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

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

क़दम उलटे क्रम में क्यों उलटते हैं?

f ने जो आख़िर में किया वह सबसे बाहर है, इसलिए पहले हटेगा, जैसे पहले जूते फिर मोज़े. 3D में f: ×2 फिर +1, f⁻¹: −1 फिर ÷2.

x और y की अदला-बदली क्यों?

प्रतिलोम आउटपुट को इनपुट मानता है. अदला-बदली से हर (a, b), (b, a) बन जाता है, जो 3D में दिखता है.

प्रतिलोम ग्राफ़ y = x में परावर्तन क्यों है?

बिंदु के निर्देशांक बदलने से वह y = x के दूसरी ओर उतनी ही दूर चला जाता है. हर बिंदु ऐसा करे तो पूरा वक्र पलट जाता है.

हर फलन का प्रतिलोम क्यों नहीं होता?

दो इनपुट का एक आउटपुट हो तो उलटी मशीन चुन नहीं पाती. 3D में लाल आड़ी रेखा x² को दो बार काटती है.

क्या f⁻¹ हमेशा f से अलग ग्राफ़ होता है?

नहीं. f(x) = −x + 4 और f(x) = 1/x ख़ुद अपने प्रतिलोम हैं, क्योंकि वे पहले से y = x के सममित हैं.

प्रतिलोम फलन क्या है?

फलन एक इनपुट x लेकर एक आउटपुट f(x) देता है. प्रतिलोम फलन f⁻¹ उलटी दिशा में चलता है: आउटपुट लेकर इनपुट लौटा देता है.

अगर f(a) = b, तो f⁻¹(b) = a.

एक के बाद दूसरा करो तो वहीं लौट आते हो: f⁻¹(f(x)) = x और f(f⁻¹(x)) = x.

ध्यान दो: f⁻¹ का मतलब 1 ÷ f(x) नहीं है. यहाँ −1 घात नहीं, सिर्फ़ नाम है.

f⁻¹ का प्रांत (डोमेन) = f का परिसर (रेंज), और f⁻¹ का परिसर = f का प्रांत.

प्रतिलोम फलन कैसे निकालें

चार क़दम:

  1. y = f(x) लिखो.
  2. x और y की जगह बदलो.
  3. नए समीकरण को y के लिए हल करो.
  4. उत्तर f⁻¹(x) = … लिखो और डोमेन बताओ.

उदाहरण: f(x) = 2x + 1. y = 2x + 1. बदलो: x = 2y + 1. हल: y = (x − 1)/2. तो f⁻¹(x) = (x − 1)/2.

जाँच: f(3) = 7 और f⁻¹(7) = 3. सही.

छोटा तरीका: f के क़दम लिखो और उन्हें उलटे क्रम में उलटा करो. f = "×2 फिर +1", तो f⁻¹ = "−1 फिर ÷2".

प्रतिलोम फलन का ग्राफ़

f का हर बिंदु (a, b), f⁻¹ पर (b, a) बन जाता है. निर्देशांक बदलना = रेखा y = x में परावर्तन.

इसलिए f⁻¹ बनाने के लिए y = x को दर्पण मानकर f का ग्राफ़ पलट दो.

एकैकी फलन और डोमेन सीमित करना

उलटी मशीन को पता होना चाहिए कि कौन-सा इनपुट लौटाना है. इसलिए हर आउटपुट सिर्फ़ एक इनपुट से आना चाहिए. ऐसा फलन एकैकी (one-to-one) कहलाता है.

क्षैतिज रेखा परीक्षण: अगर कोई आड़ी रेखा ग्राफ़ को एक से ज़्यादा बार काटे, तो फलन एकैकी नहीं और उसका प्रतिलोम नहीं.

x² फेल है: 2² = 4 और (−2)² = 4. ग्राफ़ का एक हिस्सा ही रखो. डोमेन x ≥ 0 पर x² एकैकी है और उसका प्रतिलोम वर्गमूल फलन f⁻¹(x) = √x है (x ≥ 0).

हमेशा बढ़ने वाले या हमेशा घटने वाले फलन यह परीक्षण पास करते हैं.

करके देखो: उलटा खेल

दोस्त के साथ: एक जन मन में संख्या सोचे, उसे दुगना करे, 5 जोड़े और सिर्फ़ उत्तर बताए. तुम्हें सोची हुई संख्या निकालनी है. नियम f(x) = 2x + 5 है, तो f⁻¹(x) = (x − 5)/2 लगाओ. 3D में फलन चुनो, स्लाइडर खिसकाओ और देखो कि नीला और नारंगी बिंदु हमेशा दर्पण-छवि रहते हैं.

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. f(x) = 3x − 6 का प्रतिलोम निकालो.

y = 3x − 6. बदलो: x = 3y − 6. 6 जोड़ो: x + 6 = 3y. 3 से भाग: y = (x + 6)/3. f⁻¹(x) = (x + 6)/3. जाँच: f(4) = 6, f⁻¹(6) = 4.

2. f(x) = 5x + 2. सूत्र निकाले बिना f⁻¹(17) बताओ.

f⁻¹(17) वह x है जिसके लिए f(x) = 17. 5x + 2 = 17 ⇒ x = 3. तो f⁻¹(17) = 3.

3. f(x) = (x + 4)/2 का प्रतिलोम निकालो और f(f⁻¹(x)) = x जाँचो.

x = (y + 4)/2 ⇒ 2x = y + 4 ⇒ y = 2x − 4. f⁻¹(x) = 2x − 4. जाँच: f(2x − 4) = (2x − 4 + 4)/2 = x. ✔

4. f(x) = x³ + 1 का प्रतिलोम निकालो.

x = y³ + 1 ⇒ y³ = x − 1 ⇒ y = ∛(x − 1). f⁻¹(x) = ∛(x − 1), सभी वास्तविक x के लिए.

5. f(x) = (x − 2)², x ≥ 2 का प्रतिलोम और उसका प्रांत बताओ.

f का परिसर y ≥ 0. x = (y − 2)², y ≥ 2 इसलिए धनात्मक मूल: √x = y − 2. f⁻¹(x) = √x + 2, प्रांत x ≥ 0.

6. f(x) = (2x + 1)/(x − 3), x ≠ 3 का प्रतिलोम निकालो.

x = (2y + 1)/(y − 3) ⇒ xy − 3x = 2y + 1 ⇒ y(x − 2) = 3x + 1. f⁻¹(x) = (3x + 1)/(x − 2), x ≠ 2.

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. अगर f(4) = 9, तो f⁻¹(9) =
2. f⁻¹ का ग्राफ़, f के ग्राफ़ का किस रेखा में परावर्तन है?
3. f(x) = x + 7 का प्रतिलोम:
4. किस फलन का सभी वास्तविक संख्याओं पर प्रतिलोम है?
5. f⁻¹ का प्रांत बराबर 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

प्रतिलोम फलन क्या है, आसान शब्दों में?

उलटा करने वाला फलन. अगर f, a को b बनाए, तो प्रतिलोम b को वापस a बनाता है.

प्रतिलोम फलन कैसे निकालते हैं?

y = f(x) लिखो, x और y बदलो, y के लिए हल करो और f⁻¹(x) लिखो. f(f⁻¹(x)) = x से जाँचो.

किन फलनों का प्रतिलोम होता है?

सिर्फ़ एकैकी फलनों का, जिनमें हर आउटपुट एक ही इनपुट से आता है. ज़रूरत हो तो डोमेन सीमित करो.

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

नीदरलैंडVWO 5Functions, graphs and equations (part 2)
यूक्रेन10 класAlgebra: functions, polynomials, equations and inequalities (36 h)
अमेरिकाGrade 11Modeling with functions
जर्मनीJahrgangsstufe 12Functions: quotient rule and inverse functions

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