📘 CodingMarble Learn

ठोस ज्यामिति: अंतरिक्ष में बिंदु, रेखाएँ और समतल

ठोस ज्यामिति तीन विमाओं (3D) की आकृतियों का अध्ययन है। एक रेखा पर न पड़ने वाले तीन बिंदु एक समतल तय करते हैं। अंतरिक्ष में दो रेखाएँ समांतर, प्रतिच्छेदी या विषमतलीय (skew, किसी एक तल में नहीं) हो सकती हैं। रेखा समतल में पड़ी हो सकती है, उसे काट सकती है या उसके समांतर हो सकती है; वह समतल पर लंब है अगर वह समतल की दो प्रतिच्छेदी रेखाओं पर लंब हो। अंतरिक्ष के कोण समतल पर प्रक्षेप लेकर समकोण त्रिभुज से निकाले जाते हैं।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. डिब्बे के तीन कोने चुनिए जो एक रेखा में न हों: A, B और D। इन तीनों से ठीक एक सपाट चादर, यानी समतल, गुज़रती है। रेखा BD पूरी उसी में पड़ी है।
  2. अब किनारों की जोड़ियाँ देखिए। AB और DC समांतर हैं। AB और AD, A पर मिलते हैं। AB और CG कभी नहीं मिलते और समांतर भी नहीं। ये विषमतलीय रेखाएँ हैं।
  3. ऊपर का किनारा EF फ़र्श के तल ABCD को कभी नहीं छूता। रेखा तल के समांतर है। पूरा ऊपरी फलक निचले फलक के समांतर है।
  4. खड़ा किनारा AE, AB और AD दोनों से समकोण बनाता है। ये दोनों A पर मिलती हैं। इसलिए AE पूरे फ़र्श पर लंब है।
  5. लंबा विकर्ण AG कितना ढलवाँ है? G से सीधे नीचे C तक लंब डालिए। AC फ़र्श पर उसकी छाया है। कोण GAC ही रेखा और तल के बीच का कोण है।
  6. अब आपकी बारी। रेखाओं या तलों की कोई जोड़ी चुनिए, डिब्बे की ऊँचाई बदलिए और नया कोण पढ़िए।

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

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

तीन बिंदु समतल तय करते हैं, पर दो क्यों नहीं?

दो बिंदुओं वाली रेखा के चारों ओर कई तल घूम सकते हैं, जैसे जिल्द के चारों ओर किताब के पन्ने। उस रेखा से बाहर का तीसरा बिंदु घूमना रोक देता है। चरण 1 में A, B, D से गुज़रता नीला तल देखिए।

जो दो रेखाएँ कभी न मिलें, क्या वे समांतर नहीं हैं?

केवल तब जब वे एक ही तल में हों। AB फ़र्श पर है और CG पीछे के कोने से ऊपर जाती है: न मिलती हैं, दिशाएँ भी अलग। चरण 2 में ये लाल हैं।

एक रेखा पूरे तल के समांतर कैसे हो सकती है?

अगर वह तल की किसी रेखा के साथ-साथ चले, तो तल से दूरी हमेशा एक-सी रहती है। चरण 3 में EF फ़र्श से हमेशा 3 इकाई ऊपर है।

तल पर लंब जाँचने के लिए दो रेखाएँ क्यों चाहिए?

एक रेखा सिर्फ़ एक दिशा जाँचती है। दो कटती रेखाएँ तल की दोनों दिशाएँ जाँचती हैं। चरण 4 में AE को AB और AD दोनों से जाँचा गया।

रेखा और तल के बीच कौन-सा कोण लेते हैं?

रेखा और तल पर उसकी छाया (प्रक्षेप) के बीच का कोण। चरण 5 में AG की छाया AC है, तो θ = ∠GAC।

डिब्बा ऊँचा हो तो कोण का क्या होगा?

ऊँचाई बढ़ती है पर छाया AC वही रहती है, तो tan θ और θ बढ़ते हैं। खुले खेल में AG चुनकर ऊँचाई स्लाइडर चलाइए।

बिंदु, रेखा और समतल: मूल नियम (अभिगृहीत)

बिंदु की स्थिति होती है, आकार नहीं। रेखा दोनों दिशाओं में अनंत तक जाती है। समतल एक सपाट सतह है जो हर दिशा में अनंत तक फैली है, जैसे बिना किनारों वाली मेज़ की सतह।

ठोस ज्यामिति कुछ ऐसे नियमों से शुरू होती है जिन्हें बिना प्रमाण मानते हैं, इन्हें अभिगृहीत (axioms) कहते हैं:

इनसे निकलता है: समतल एक रेखा और उससे बाहर के बिंदु से, दो प्रतिच्छेदी रेखाओं से, या दो समांतर रेखाओं से भी तय होता है।

अंतरिक्ष में दो रेखाएँ

सपाट तल में दो रेखाएँ या तो मिलती हैं या समांतर होती हैं। अंतरिक्ष में तीसरा विकल्प भी है।

घन ABCD-EFGH में AB और CG विषमतलीय हैं। विषमतलीय रेखाओं के बीच कोण निकालने के लिए एक को समांतर खिसकाइए जब तक दोनों मिल न जाएँ। AB खिसककर DC बनती है, और DC ⊥ CG, तो AB और CG के बीच कोण 90° है।

नियम: जो दो रेखाएँ किसी तीसरी रेखा के समांतर हों, वे आपस में भी समांतर होती हैं।

रेखा और समतल, दो समतल

रेखा और समतल की तीन स्थितियाँ हैं: रेखा समतल में पड़ी है, उसे एक बिंदु पर काटती है, या उसके समांतर है (कोई साझा बिंदु नहीं)।

रेखा ∥ समतल की जाँच: अगर रेखा समतल के अंदर की किसी रेखा के समांतर है, तो वह समतल के समांतर है। EF ∥ AB और AB तल ABCD में है, तो EF ∥ ABCD।

दो समतल या तो समांतर हैं या एक रेखा में मिलते हैं। जाँच: एक तल की दो प्रतिच्छेदी रेखाएँ दूसरे तल के समांतर हों तो दोनों तल समांतर हैं।

ठोस का परिच्छेद (section) वह आकृति है जो कोई तल उसे काटने पर बनाता है, जैसे डबलरोटी का टुकड़ा काटना। घन के फलक के समांतर काट से वर्ग बनता है; तिरछे काट से आयत, त्रिभुज या षट्भुज बन सकता है।

समांतर प्रक्षेप (जिस तरह हम 3D वस्तुएँ काग़ज़ पर बनाते हैं) समांतर रेखाओं को समांतर रखता है और एक रेखा पर लंबाइयों का अनुपात बनाए रखता है।

लंब रेखाएँ और समतल

रेखा समतल पर लंब है अगर वह अपने पाद से गुज़रने वाली समतल की हर रेखा पर लंब हो।

जाँच: समतल की दो प्रतिच्छेदी रेखाओं पर लंब होना काफ़ी है। AE ⊥ AB और AE ⊥ AD, तो AE ⊥ तल ABCD।

किसी बिंदु का तल पर लंबकोणीय प्रक्षेप उससे डाले गए लंब का पाद है। रेखा का प्रक्षेप सीधे ऊपर से पड़ती रोशनी में उसकी "छाया" है।

तीन लंबों का प्रमेय: तल की कोई रेखा किसी तिरछी रेखा पर तभी लंब है जब वह उस तिरछी रेखा के प्रक्षेप पर लंब हो।

बिंदु से तल की दूरी लंब की लंबाई है। दो समांतर तलों के बीच की दूरी हर जगह समान है।

अंतरिक्ष में कोण: रेखा-समतल और द्वितल

रेखा और समतल के बीच कोण रेखा और तल पर उसके प्रक्षेप के बीच का कोण है। घन के विकर्ण AG का प्रक्षेप AC है, तो θ = ∠GAC। यह 0° और 90° के बीच होता है।

द्वितल कोण (dihedral angle) एक किनारा साझा करने वाले दो अर्ध-तलों के बीच का खुलाव है, जैसे आधी खुली किताब। इसे मापने के लिए किनारे के एक ही बिंदु पर हर फलक में किनारे पर लंब रेखा खींचिए; इन दोनों के बीच का कोण द्वितल कोण है।

एक बिंदु पर मिलने वाले तीन या अधिक तल बहुफलकीय कोण बनाते हैं (तीन फलक: त्रिफलकीय कोण, जैसे कमरे का कोना)।

विधि: कोण वाला समकोण त्रिभुज ढूँढिए, फिर पाइथागोरस और tan, sin या cos लगाइए।

हमारे आसपास का अंतरिक्ष: अक्षांश, देशांतर और जाल

घनाभ में किसी बिंदु को एक कोने से तीन निर्देशांकों (लंबाई, चौड़ाई, ऊँचाई) से बताया जा सकता है। भुजा 3 वाले घन में, A मूल बिंदु हो तो G = (3, 3, 3)।

पृथ्वी जैसे गोले पर बिंदु दो कोणों से तय होता है: अक्षांश (भूमध्य रेखा से उत्तर या दक्षिण) और देशांतर (एक चुने हुए अर्धवृत्त से पूर्व या पश्चिम)। अक्षांश वृत्त, भूमध्य रेखा के समांतर तलों से गोले के परिच्छेद हैं।

जाल (net) एक सपाट नमूना है जो मोड़कर ठोस बनता है। वर्ग पिरामिड का जाल एक वर्ग और चार त्रिभुज है; शंकु का जाल एक वृत्त और एक बड़े वृत्त का त्रिज्यखंड है।

करके देखिए: विषमतलीय रेखाओं का मॉडल

एक जूते का डिब्बा लीजिए। एक स्ट्रॉ नीचे के एक किनारे पर और दूसरा ऐसे खड़े किनारे पर चिपकाइए जो उसे न छूता हो। हर तरफ़ से देखिए: स्ट्रॉ कभी नहीं मिलते, और समांतर भी नहीं। ये विषमतलीय हैं। अब ढक्कन पर एक पेंसिल सीधी खड़ी कीजिए और सेट-स्क्वेयर से जाँचिए कि यह ढक्कन के दो किनारों से 90° बनाती है। यह ढक्कन पर लंब है। 3D के चरण 2 और 4 से मिलाइए।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. एक ही रेखा पर पड़े तीन बिंदुओं से कितने समतल गुज़रते हैं?

अनंत। तीनों बिंदु एक रेखा पर हैं, और एक रेखा अनगिनत तलों में होती है (जैसे किताब के पन्ने जिल्द के चारों ओर)। केवल एक रेखा पर न पड़ने वाले तीन बिंदु ही एक समतल तय करते हैं।

2. घन ABCD-EFGH में बताइए कि हर जोड़ी समांतर, प्रतिच्छेदी या विषमतलीय है: (a) AB, GH (b) AE, BF (c) AB, FG (d) AC, BD।

(a) AB ∥ DC ∥ HG, समांतर। (b) दोनों खड़े किनारे: समांतर। (c) AB नीचे, FG ऊपर, अलग दिशाओं में: विषमतलीय। (d) ABCD के दोनों फलक-विकर्ण केंद्र पर कटते हैं: प्रतिच्छेदी।

3. घन में विषमतलीय रेखाओं AB और FG के बीच कोण निकालिए।

FG को समांतर नीचे खिसकाइए, वह BC बनती है। AB और BC के बीच कोण 90° है। तो AB और FG के बीच कोण 90°।

4. घन की भुजा 4 cm है। विकर्ण AG की लंबाई और आधार से उसका कोण निकालिए।

AC = √(4² + 4²) = 4√2 ≈ 5.66 cm। AG = √(32 + 16) = √48 = 4√3 ≈ 6.93 cm। tan θ = 4/(4√2) = 1/√2, θ ≈ 35.3°।

5. समतल ज़मीन पर 6 m का खंभा सीधा खड़ा है। उसके सिरे से एक तार पाद से 8 m दूर बिंदु तक जाता है। तार की लंबाई और ज़मीन से कोण निकालिए।

खंभा ⊥ ज़मीन, तो पाद पर समकोण त्रिभुज। तार = √(36 + 64) = 10 m। tan θ = 6/8 = 0.75, θ ≈ 36.9°।

6. आधार 3 × 4 और ऊँचाई 5 वाले घनाभ में तल ABGH और आधार के बीच द्वितल कोण निकालिए (AB = 3, BC = 4)।

साझा किनारा AB है। आधार में BC ⊥ AB और तिरछे तल में BG ⊥ AB। तो कोण ∠GBC है। tan φ = CG/BC = 5/4, φ ≈ 51.3°।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. एक रेखा पर न पड़ने वाले तीन बिंदुओं से कितने समतल गुज़रते हैं?
2. जो दो रेखाएँ किसी एक तल में न हों, कहलाती हैं:
3. रेखा समतल पर लंब है अगर वह लंब हो:
4. भुजा a वाले घन का विकर्ण है:
5. रेखा और समतल के बीच कोण रेखा के किससे मापा जाता 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

विषमतलीय रेखाएँ क्या हैं?

अंतरिक्ष की वे रेखाएँ जो किसी एक तल में नहीं होतीं। वे न मिलती हैं, न समांतर हैं, जैसे फ़्लाईओवर की सड़क और उसके नीचे दूसरी दिशा में जाती सड़क।

रेखा और तल के बीच कोण कैसे निकालें?

रेखा के किसी बिंदु से तल पर लंब डालकर उसका प्रक्षेप निकालिए। रेखा और प्रक्षेप के बीच का कोण ही उत्तर है; समकोण त्रिभुज से इसकी गणना कीजिए।

द्वितल कोण क्या है?

एक किनारे पर मिलने वाले दो तलों के बीच का कोण। किनारे के एक बिंदु पर हर तल में किनारे पर लंब रेखा खींचिए; उन रेखाओं के बीच का कोण द्वितल कोण है।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

इटलीSecondaria di secondo grado – classe 3ªGeometry
इटलीSecondaria di secondo grado – classe 3ªGeometry
इटलीSecondaria di secondo grado – classe 3ªGeometry
इटलीSecondaria di secondo grado – classe 4ªGeometry
इटलीSecondaria di secondo grado – classe 4ªGeometry
इटलीSecondaria di secondo grado – classe 4ªGeometry
पोलैंडLiceum ogólnokształcące, klasa IIISolid geometry
रोमानियाClasa a VIII-aElements of solid geometry
रोमानियाClasa a VIII-aAreas and volumes of solids
यूक्रेन10 класGeometry: introduction to solid geometry
यूक्रेन10 класGeometry: perpendicularity in space
यूक्रेन10 класGeometry: introduction to solid geometry (15 h)
यूक्रेन10 класGeometry: parallelism in space (24 h)
यूक्रेन10 класGeometry: perpendicularity in space (26 h)
यूक्रेन10 класGeometry: parallel lines and planes in space (17 h)
यूक्रेन11 класGeometry: polyhedra
दक्षिण कोरिया고등학교 2학년Space figures and coordinates
दक्षिण कोरिया고등학교 3학년Space figures and coordinates
फ्रांसQuatrièmeSpace and geometry
फ्रांसTroisièmeSpace and geometry
फ्रांसPremièreMathematics (2026 programme)
रूस10 классLines and planes in space
रूस10 классLines and planes in space
चीन高一Ch.8 Solid geometry

आगे पढ़ें

इससे जुड़े पाठ

सभी गणित पाठ