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संबंध एवं फलन (कक्षा 12)

समुच्चय A पर संबंध R, A × A से चुनी गई जोड़ियों (a, b) का कोई भी समूह है। अगर हर तत्व खुद से संबंधित हो तो R स्वतुल्य है। अगर (a, b) के साथ हमेशा (b, a) भी हो तो सममित है। अगर (a, b) और (b, c) के साथ हमेशा (a, c) भी हो तो संक्रामक है। तीनों गुण हों तो तुल्यता संबंध; यह A को अलग-अलग तुल्यता वर्गों में बाँट देता है। फलन f: A → B, A के हर तत्व को B का ठीक एक तत्व देता है। अलग इनपुट का अलग आउटपुट हो तो एकैकी, B का हर तत्व आउटपुट बने तो आच्छादक, और दोनों हों तो एकैकी आच्छादी (bijective)।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. यह है समुच्चय A = {1, 2, 3}। हर तीर एक जोड़ी (a, b) है। सारे तीर मिलकर संबंध R बनाते हैं। यहाँ दो तीर हैं: 1 → 2 और 2 → 3।
  2. स्वतुल्य का मतलब है हर तत्व अपनी ओर इशारा करे। देखिए, हर गेंद पर एक लाल लूप आ गया। अब (1,1), (2,2), (3,3) तीनों R में हैं।
  3. सममित का मतलब है हर तीर का वापसी तीर हो। 1 → 2 के साथ 2 → 1 आया। 2 → 3 के साथ 3 → 2 आया। नए तीर लाल चमकते हैं।
  4. संक्रामक का मतलब है दो कदम के रास्ते का एक सीधा रास्ता भी हो। 1 → 2 और 2 → 3 हैं, तो 1 → 3 आना चाहिए। अब तीनों नियम पूरे: तुल्यता संबंध। एक रंग की गेंदें एक वर्ग हैं।
  5. अब फलन। A के हर तत्व से B में ठीक एक तीर जाना चाहिए। बटन दबाइए: एकैकी यानी B के किसी बिंदु पर दो तीर नहीं। आच्छादक यानी B का कोई बिंदु अकेला नहीं।
  6. अब आपकी बारी। (1, 2) जैसी जोड़ियों पर टैप करके तीर जोड़िए या हटाइए। नीचे लिखा आएगा कौन-सा नियम पूरा है और कौन-सी जोड़ी कम है।

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

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

क्या कोई संबंध सममित हो पर स्वतुल्य न हो?

हाँ। {1, 2, 3} पर R = {(1,2), (2,1)} सममित है, पर लूप नहीं हैं। फ्री प्ले में सिर्फ़ (1, 2) और (2, 1) जोड़कर देखिए।

एक लूप कम होने से ही स्वतुल्य क्यों टूट जाता है?

नियम 'हर' तत्व के लिए है, तो एक तत्व का लूप न हो तो नियम टूटता है। चरण 1 में तीनों लूप आते हैं; फ्री प्ले में एक हटाइए, नीचे कम जोड़ी का नाम आएगा।

संक्रामक में अगर रास्ता वापस आए, जैसे (1,2) और (2,1)?

तब शॉर्टकट (1,1) है, वह होना चाहिए। बहुत बच्चे यह भूलते हैं। फ्री प्ले में बिना लूप (1,2), (2,1) रखिए: नीचे (1,1) और (2,2) माँगे जाएँगे।

तुल्यता वर्ग असल में क्या है?

यह उन तत्वों का समूह है जो सब आपस में संबंधित हैं। चरण 3 में तीनों गेंदें एक रंग की हो जाती हैं क्योंकि सब एक वर्ग में आ गईं।

एकैकी और आच्छादक में क्या फ़र्क है?

एकैकी साझेदारी देखता है: किसी आउटपुट पर दो तीर नहीं (लाल बिंदु नहीं)। आच्छादक बचे हुए देखता है: कोई आउटपुट बिना तीर नहीं (नारंगी बिंदु नहीं)। चरण 4 के बटन देखिए।

1 से दो तीर हों तो 'फलन नहीं' क्यों?

फलन हर इनपुट का ठीक एक आउटपुट देता है। 1 से दो तीर यानी दो आउटपुट, जो मना है। चरण 4 का आख़िरी बटन देखिए।

संबंध क्या है?

एक समुच्चय A लीजिए। उससे सारी संभव जोड़ियाँ (a, b) बनाइए। यह पूरी सूची A × A है। A पर संबंध R, A × A का कोई भी भाग (उपसमुच्चय) है। हम लिखते हैं (a, b) ∈ R, यानी "a, b से संबंधित है"।

इसे तीरों की तरह सोचिए: (a, b) यानी a से b की ओर तीर।

दो ख़ास संबंध

इन दोनों को तुच्छ संबंध कहते हैं।

स्वतुल्य, सममित और संक्रामक संबंध

स्वतुल्य (Reflexive)

अगर A के हर a के लिए (a, a) ∈ R हो। एक भी लूप कम हो तो नियम टूट जाता है।

सममित (Symmetric)

जब भी (a, b) ∈ R हो, तब (b, a) ∈ R भी हो। हर तीर का वापसी तीर।

संक्रामक (Transitive)

जब भी (a, b) ∈ R और (b, c) ∈ R हों, तब (a, c) ∈ R भी हो। हर दो-कदम रास्ते का सीधा रास्ता।

जाँचने का तरीका

  1. स्वतुल्य: सारी (a, a) लिखिए। सब हैं?
  2. सममित: हर (a, b) के लिए (b, a) ढूँढिए।
  3. संक्रामक: जहाँ एक तीर का अंत दूसरे की शुरुआत हो, वहाँ शॉर्टकट ढूँढिए।

गुण गलत साबित करने के लिए एक प्रति-उदाहरण काफ़ी है। सही साबित करने के लिए सब तत्वों के लिए तर्क देना होता है।

तुल्यता संबंध और तुल्यता वर्ग

जो संबंध स्वतुल्य, सममित और संक्रामक तीनों हो, वह तुल्यता संबंध है। यह "एक ही तरह का है" जैसा व्यवहार करता है।

तुल्यता संबंध A को समूहों में बाँटता है, जिन्हें तुल्यता वर्ग कहते हैं। a का वर्ग [a] = वे सब तत्व जो a से संबंधित हैं।

प्रसिद्ध उदाहरण: पूर्णांकों Z पर a R b अगर a − b, 2 से विभाज्य हो। यह तुल्यता संबंध है, जिसके दो वर्ग हैं: सम संख्याएँ और विषम संख्याएँ।

फलन: एकैकी, आच्छादक और एकैकी आच्छादी

फलन f: A → B ऐसा संबंध है जिसमें A के हर तत्व का B में ठीक एक प्रतिबिंब हो। A प्रांत है, B सहप्रांत है, और असली आउटपुट का समुच्चय परिसर है।

एकैकी (one-one / injective)

अलग इनपुट, अलग आउटपुट। जाँच: मान लीजिए f(x₁) = f(x₂), फिर दिखाइए x₁ = x₂। उदाहरण: R पर f(x) = 3x + 2। अगर 3x₁ + 2 = 3x₂ + 2 तो x₁ = x₂। इसलिए एकैकी।

बहु-एक (many-one): दो इनपुट का एक आउटपुट। R पर f(x) = x² बहु-एक है, क्योंकि f(2) = f(−2) = 4।

आच्छादक (onto / surjective)

B का हर तत्व किसी का आउटपुट है। परिसर = सहप्रांत। जाँच: B का कोई भी y लीजिए, y = f(x) हल कीजिए, और देखिए x, A में है या नहीं। f(x) = 3x + 2 के लिए x = (y − 2)/3 वास्तविक है, इसलिए आच्छादक।

एकैकी आच्छादी (bijective)

एकैकी भी और आच्छादक भी। सिर्फ़ ऐसे फलन का ही प्रतिलोम होता है।

गिनती की टिप

अगर A और B दोनों में n तत्व हों, तो A → B फलन एकैकी तभी है जब वह आच्छादक हो। ऐसे फलनों की संख्या n! है।

करके देखिए: अपना तुल्यता संबंध बनाइए

3D के आख़िरी चरण पर जाइए। सिर्फ़ तीन लूप (1,1), (2,2), (3,3) रखिए। अब (1, 3) जोड़िए। नीचे लिखा आएगा: सममित नहीं। अब (3, 1) जोड़िए। क्या दिखा? अब वर्ग हैं {1, 3} और {2}।

घर पर: परिवार के जूतों को रंग के हिसाब से छाँटिए। "एक ही रंग का है" तुल्यता संबंध है। हर ढेर एक वर्ग है। क्या कोई जूता दो ढेरों में हो सकता है?

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. A = {1, 2, 3} पर R = {(1,1), (2,2), (3,3), (1,2)}। स्वतुल्य, सममित, संक्रामक जाँचिए।

स्वतुल्य: (1,1), (2,2), (3,3) तीनों हैं, इसलिए हाँ। सममित: (1,2) है पर (2,1) नहीं, इसलिए नहीं। संक्रामक: जितनी भी शृंखलाएँ बनती हैं, जैसे (1,1),(1,2) → (1,2), उनका शॉर्टकट मौजूद है; इसलिए हाँ। R स्वतुल्य और संक्रामक है, सममित नहीं।

2. A = {1, 2, 3} पर R = {(1,2), (2,1)}। क्या R संक्रामक है?

(1,2) और (2,1) की शृंखला के लिए (1,1) चाहिए। वह नहीं है। इसलिए R संक्रामक नहीं है। यह सममित है, पर स्वतुल्य भी नहीं।

3. पूर्णांकों Z पर R = {(a, b) : a − b, 4 का गुणज है} को तुल्यता संबंध सिद्ध कीजिए। [0] ज्ञात कीजिए।

स्वतुल्य: a − a = 0 = 4 × 0। सममित: a − b = 4k हो तो b − a = 4(−k)। संक्रामक: a − b = 4k और b − c = 4m, जोड़ने पर a − c = 4(k + m)। इसलिए तुल्यता संबंध। [0] = {…, −8, −4, 0, 4, 8, …}। कुल 4 वर्ग हैं: [0], [1], [2], [3]।

4. एक तल की सभी रेखाओं पर l R m अगर l ∥ m या l = m। क्या यह तुल्यता संबंध है?

स्वतुल्य: हर रेखा खुद के बराबर है। सममित: l ∥ m तो m ∥ l। संक्रामक: l ∥ m और m ∥ n तो l ∥ n (या l = n)। हाँ, तुल्यता संबंध है। हर वर्ग रेखाओं की एक 'दिशा' है।

5. f: R → R, f(x) = 5 − 2x क्या एकैकी है? क्या आच्छादक है?

एकैकी: 5 − 2x₁ = 5 − 2x₂ ⇒ x₁ = x₂। हाँ। आच्छादक: कोई भी वास्तविक y लीजिए। y = 5 − 2x ⇒ x = (5 − y)/2, जो वास्तविक है, और f(x) = y। हाँ। इसलिए एकैकी आच्छादी।

6. f: N → N, f(x) = x² क्या एकैकी है? क्या आच्छादक है?

एकैकी: प्राकृत संख्याओं में x₁² = x₂² ⇒ x₁ = x₂। हाँ। आच्छादक: 2 ∈ N, पर किसी प्राकृत संख्या का वर्ग 2 नहीं। इसलिए आच्छादक नहीं। ध्यान दीजिए: R पर यही नियम एकैकी नहीं, क्योंकि f(−3) = f(3)। प्रांत बहुत ज़रूरी है!

7. सिद्ध कीजिए कि f: R → R, f(x) = x³ एकैकी आच्छादी है।

एकैकी: x₁³ = x₂³ ⇒ (x₁ − x₂)(x₁² + x₁x₂ + x₂²) = 0। दूसरा कोष्ठक सिर्फ़ x₁ = x₂ = 0 पर शून्य होता है, तो हर हाल में x₁ = x₂। आच्छादक: हर वास्तविक y के लिए x = ∛y वास्तविक है और x³ = y। इसलिए एकैकी आच्छादी।

8. A = {a, b} पर कितने संबंध बन सकते हैं? A से A तक कितने एकैकी आच्छादी फलन?

A × A में 2 × 2 = 4 जोड़ियाँ। हर जोड़ी या तो R में है या नहीं: 2⁴ = 16 संबंध। एकैकी आच्छादी फलन: 2! = 2 (तत्समक और अदला-बदली)।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. A = {1, 2} पर कौन-सा संबंध स्वतुल्य है?
2. जो संबंध स्वतुल्य, सममित और संक्रामक हो, उसे कहते हैं:
3. f: R → R, f(x) = x² है:
4. फलन आच्छादक तब है जब:
5. 3 तत्वों वाले समुच्चय पर कुल कितने संबंध 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

CBSE कक्षा 12 में संबंध एवं फलन इकाई के कितने अंक हैं?

संबंध एवं फलन इकाई (यह अध्याय और प्रतिलोम त्रिकोणमितीय फलन) लगभग 8 अंक की है। आम प्रश्न: RST जाँचना, तुल्यता संबंध सिद्ध करना, एकैकी-आच्छादक जाँचना।

संबंध संक्रामक नहीं है, यह जल्दी कैसे दिखाएँ?

R में सिर्फ़ एक शृंखला (a, b), (b, c) ढूँढिए जिसमें (a, c) न हो। एक प्रति-उदाहरण काफ़ी है।

क्या हर एकैकी फलन आच्छादक होता है?

नहीं। f: N → N, f(x) = 2x एकैकी है पर विषम संख्याएँ कभी आउटपुट नहीं बनतीं। सिर्फ़ बराबर आकार के दो परिमित समुच्चयों में एकैकी का मतलब आच्छादक होता है।

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