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परावर्तन से सबसे छोटा रास्ता

A और B सीधी सड़क के एक ही तरफ़ हैं। A से सड़क छूकर B जाना है। B को सड़क के पार पलटकर B′ बनाओ। सबसे छोटा रास्ता A से B′ तक सीधी रेखा है। यह रेखा सड़क को जहाँ काटे, वही सबसे अच्छा रुकने का बिंदु P है। कारण: सड़क पर हर P के लिए PB = PB′, इसलिए AP + PB = AP + PB′ और सीधी रेखा सबसे छोटी होती है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. A और B एक सीधी सड़क के एक ही तरफ़ हैं। A से चलकर सड़क पर रुकना है, फिर B जाना है। सड़क पर कौन-सा बिंदु P सबसे अच्छा है?
  2. कोई भी P चुनो। रास्ता है A से P, फिर P से B। कुल लंबाई नीचे दिख रही है।
  3. P को दूसरी जगह खिसकाओ। कुल लंबाई बदल जाती है। कोई जगह छोटी है, कोई लंबी।
  4. B को सड़क के पार शीशे की तरह पलटो। नया बिंदु B′ है। सड़क पर हर P के लिए PB और PB′ बराबर हैं।
  5. इसलिए A से P से B की लंबाई, A से P से B′ के बराबर है। A से B′ तक सबसे छोटा रास्ता सीधी रेखा है। वह सड़क को जहाँ मिले, वही सबसे अच्छा P है।
  6. अब आप कोशिश करो। P को खिसकाओ और कुल लंबाई देखो। रास्ता हरा हो जाए तो वह सबसे छोटा है।

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

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

सड़क के सबसे पास वाले बिंदु तक ही क्यों न चलें?

सबसे पास वाला बिंदु सिर्फ़ A के लिए ठीक है। आपको आगे B तक भी चलना है। 3D में P खिसकाओ: कुल लंबाई बदलती है और सबसे अच्छी जगह अक्सर सबसे पास वाली नहीं होती।

B को पलटते क्यों हैं, सीधे नाप क्यों न लें?

पलटने से टेढ़ा रास्ता सीधा बन जाता है, और सीधी रेखा ही वह रास्ता है जो पक्का सबसे छोटा होता है। तब P बिलकुल ठीक मिलता है, अंदाज़े से नहीं।

PB और PB′ बराबर क्यों हैं?

सड़क शीशा है। B और B′ सड़क से बराबर दूरी पर हैं और BB′ सड़क से 90° पर है। दो बराबर समकोण त्रिभुजों की एक भुजा (P से पाद तक) साझी है, इसलिए PB = PB′। 3D में दोनों पतली रेखाएँ देखो।

सीधी रेखा AB′ ही सबसे छोटी क्यों है?

किसी भी त्रिभुज में दो भुजाओं का जोड़ तीसरी भुजा से बड़ा होता है। इसलिए A से B′ तक कोई भी मुड़ा हुआ रास्ता सीधे रास्ते से लंबा होता है।

P पर रास्ता कौन-सा कोण बनाता है?

सड़क, PA और PB के साथ बराबर कोण बनाती है। प्रकाश भी शीशे से इसी तरह लौटता है।

अगर A और B सड़क के दोनों तरफ़ हों तो?

तब पलटना ही नहीं है। सीधी रेखा AB पहले से सड़क को काटती है, और वही कटान P है।

सवाल: सीधी रेखा पर एक ठहराव

सीधी सड़क एक रेखा है। बिंदु A और बिंदु B उसके एक ही तरफ़ हैं। आप A से चलते हैं, सड़क के किसी बिंदु P को छूते हैं और फिर B जाते हैं। हमें कुल सबसे छोटा रास्ता चाहिए, यानी AP + PB का सबसे छोटा मान।

अगर A और B सड़क के दोनों तरफ़ होते तो काम आसान था: A से B सीधा चलो, रास्ते में सड़क पार हो जाती। मुश्किल तब है जब दोनों एक ही तरफ़ हों। तब A से B की सीधी रेखा सड़क को छूती ही नहीं।

शीशे वाली तरकीब: B को पलटो

सड़क को शीशा समझो। B को शीशे के सामने रखो और उसका प्रतिबिंब देखो। यही बिंदु B′ है। B सड़क से जितना आगे है, B′ उतना ही पीछे है, और रेखा BB′ सड़क से समकोण (90°) पर मिलती है।

अब सड़क पर कोई भी बिंदु P लो। शीशे के कारण त्रिभुज P-B-पाद और P-B′-पाद बिलकुल बराबर हैं, इसलिए PB = PB′। यही मुख्य बात है। इससे

AP + PB = AP + PB′

टेढ़ा रास्ता अब A से B′ तक P से होकर जाने वाला रास्ता बन गया। B′ सड़क के दूसरी तरफ़ है, इसलिए सड़क बीच में रुकावट नहीं रही। A से B′ तक सबसे छोटा रास्ता सीधी रेखा AB′ है। यह रेखा सड़क को ज़रूर काटेगी, और कटान का बिंदु ही सबसे अच्छा P है।

हर ऐसे सवाल को हल करने के चरण

  1. देखो कि A और B रेखा के एक ही तरफ़ हैं। (नहीं हों, तो सीधे A और B जोड़ दो।)
  2. B को रेखा में परावर्तित करके B′ बनाओ। सीधे पार ले जाओ, सड़क से 90° पर।
  3. A को B′ से सीधी रेखा से जोड़ो।
  4. जहाँ AB′ सड़क को मिले, वहाँ P लिखो। यही सबसे अच्छा ठहराव है।
  5. सबसे छोटी लंबाई AB′ है। इसे पाइथागोरस प्रमेय या दूरी सूत्र से निकालो।

चाहो तो B की जगह A को पलट सकते हो। उत्तर वही आएगा।

कोई और बिंदु इससे अच्छा क्यों नहीं हो सकता

सड़क पर कोई और बिंदु Q लो। तब AQ + QB = AQ + QB′। त्रिभुज A-Q-B′ में दो भुजाओं का जोड़ तीसरी भुजा से बड़ा होता है, इसलिए AQ + QB′, AB′ से ज़्यादा है। यानी हर दूसरा ठहराव ज़्यादा लंबा रास्ता देता है। दोनों तभी बराबर होंगे जब Q रेखा AB′ पर हो।

एक बात और देखो। सबसे अच्छे P पर सड़क, PA और PB के साथ बराबर कोण बनाती है। प्रकाश भी शीशे से इसी तरह लौटता है, इसीलिए कहते हैं कि प्रकाश सबसे छोटा रास्ता चुनता है।

करके देखो: धागा और काग़ज़

काग़ज़ पर: एक लंबी रेखा खींचो, यह सड़क है। एक तरफ़ A और B बिंदु लगाओ। काग़ज़ को सड़क पर मोड़ो और B पर पिन चुभाकर दूसरी तरफ़ B′ का निशान लगाओ। काग़ज़ खोलो, A को B′ से पटरी से जोड़ो और P लिखो। अब सड़क पर कोई दूसरा बिंदु Q लो और धागे से AQ + QB नापो। देखो कि यह P वाले रास्ते से लंबा है।

ऊपर 3D में: पहले अंदाज़ा लगाओ कि P कहाँ होगा, फिर P खिसकाकर हरा रंग देखो।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. A सीधी सड़क से 3 इकाई और B उससे 2 इकाई दूर है। दोनों के पाद 9 इकाई दूर हैं। A से सड़क छूकर B तक का सबसे छोटा रास्ता निकालो।

B को पलटकर B′ बनाओ, जो सड़क के दूसरी तरफ़ 2 इकाई पर है। तब A और B′ सड़क के आर-पार a + b = 3 + 2 = 5 इकाई और सड़क के साथ 9 इकाई दूर हैं। AB′ = √(9² + 5²) = √106 ≈ 10.3 इकाई। P, A के पाद से 9 × 3 ÷ 5 = 5.4 इकाई दूर है।

2. A और B दोनों सड़क से 4 मी दूर हैं और उनके पाद 6 मी दूर हैं। सबसे अच्छा ठहराव कहाँ है और सबसे छोटा रास्ता कितना है?

B′ दूसरी तरफ़ 4 मी पर है। तो A और B′ आर-पार 8 मी और साथ-साथ 6 मी दूर हैं। AB′ = √(6² + 8²) = 10 मी। P, हर पाद से 6 × 4 ÷ 8 = 3 मी दूर है, ठीक बीच में।

3. ग्राफ़ पर सड़क x-अक्ष है। A = (0, 2) और B = (6, 4)। सड़क पर सबसे अच्छा बिंदु P निकालो।

B को x-अक्ष में पलटो: B′ = (6, −4)। A (0, 2) से B′ (6, −4) की रेखा 6 आगे जाते हुए 6 नीचे जाती है, ढाल −1 है। यह y = 0 पर x = 2 पर मिलती है। इसलिए P = (2, 0)। सबसे छोटी लंबाई AB′ = √(6² + 6²) = 6√2 ≈ 8.49।

4. एक तंबू सीधी नदी के किनारे से 120 मी और झोपड़ी 180 मी दूर है, दोनों एक ही तरफ़। उनके पाद 400 मी दूर हैं। लड़की तंबू से नदी पर मटका भरती है, फिर झोपड़ी जाती है। उसे कम से कम कितना चलना पड़ेगा?

झोपड़ी को नदी के पार पलटो: वह नदी से 180 मी पीछे है। नदी के आर-पार तंबू और प्रतिबिंब 120 + 180 = 300 मी और साथ-साथ 400 मी दूर हैं। दूरी = √(400² + 300²) = 500 मी। वह तंबू के पाद से 400 × 120 ÷ 300 = 160 मी पर मटका भरेगी।

5. उदाहरण 2 में मान लो व्यक्ति A के पाद से 3 मी की जगह 1 मी पर रुकता है। रास्ता कितना लंबा हो जाएगा?

AP = √(1² + 4²) = √17 ≈ 4.12 मी। P, B के पाद से 5 मी दूर है, इसलिए PB = √(5² + 4²) = √41 ≈ 6.40 मी। कुल ≈ 10.52 मी, यानी सबसे छोटे 10 मी से लगभग 0.52 मी ज़्यादा।

6. एक शीशा x-अक्ष पर है। प्रकाश की किरण A (1, 3) से शीशे पर और फिर B (7, 1) पर जाती है। वह शीशे पर कहाँ लगेगी?

B को पलटो: B′ = (7, −1)। A (1, 3) से B′ (7, −1) की रेखा 6 आगे और 4 नीचे जाती है। y = 0 तक पहुँचने में 3 नीचे जाना होता है, यानी 3 ÷ 4 हिस्सा, इसलिए x = 1 + 6 × 3/4 = 5.5। किरण (5.5, 0) पर लगेगी। सबसे छोटी लंबाई √(6² + 4²) = √52 ≈ 7.21।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. दो बिंदुओं के बीच सबसे छोटा रास्ता होता है:
2. सड़क पर किसी भी P के लिए PB बराबर है:
3. B′ कैसे मिलता है?
4. सबसे अच्छा ठहराव P वहाँ है जहाँ सड़क इस रेखा को काटती है:
5. A और B दोनों सड़क से 4 इकाई दूर हैं और पाद 6 इकाई दूर हैं। सबसे छोटा रास्ता 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

परावर्तन से सबसे छोटा रास्ता कैसे खोजते हैं?

एक बिंदु को रेखा में पलटो, दूसरे बिंदु को उसके प्रतिबिंब से सीधी रेखा से जोड़ो और देखो वह रेखा को कहाँ काटती है। वही कटान बिंदु सबसे छोटा रास्ता देता है।

परावर्तन वाली विधि क्यों काम करती है?

शीशे के कारण रेखा पर हर P के लिए PB = PB′ होता है। इसलिए टेढ़े रास्ते A-P-B की लंबाई A-P-B′ के बराबर है, और B′ तक सबसे छोटा रास्ता सीधी रेखा है।

A को पलटें या B को, क्या फ़र्क़ पड़ता है?

नहीं। दोनों से वही P और वही सबसे छोटी लंबाई मिलती है।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

चीन八年级(初二)Ch.15 Axial symmetry

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