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तीन लंबों की प्रमेय

अगर PO किसी तल पर लंब है, OH उस तल की रेखा l पर लंब है और H रेखा l पर है, तो PH भी l पर लंब होता है। इससे हम अंतरिक्ष में दूरियाँ निकालते हैं। बिंदु से तल की दूरी लंब PO की लंबाई है। बिंदु से रेखा की दूरी PH है, जो समकोण त्रिभुज POH से मिलती है: PH² = PO² + OH²। दो समांतर तलों के बीच की दूरी किसी भी उभयनिष्ठ लंब की लंबाई है, और यह हर जगह बराबर होती है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. बिंदु P एक समतल तल के ऊपर है। उससे तल पर सीधी रेखा समकोण पर गिराओ। वह O पर पहुँचती है। PO की लंबाई P से तल की दूरी है।
  2. तल पर एक रेखा l खींचो। O से l पर समकोण बनाती हुई OH खींचो। OH तल के अंदर चपटी पड़ी है।
  3. अब P को H से जोड़ो। PO ऊपर है, OH आड़ी है और PH तिरछी है। प्रमेय कहती है कि PH भी l पर समकोण बनाती है।
  4. P से रेखा l की दूरी PH है। त्रिभुज POH में O पर समकोण है, इसलिए PH² = PO² + OH²। l पर कोई और बिंदु K और दूर होता है।
  5. दो समांतर तल। ऊपर वाले तल के कई बिंदुओं से लंब गिराओ। सब एक ही लंबाई के हैं। यही दोनों तलों के बीच की दूरी है।
  6. अब तुम्हारी बारी। ऊँचाई, OH की दूरी और K की जगह बदलो, और देखो कि PH सबसे छोटी ही रहती है।

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

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

PO पूरे तल पर लंब क्यों होनी चाहिए, सिर्फ़ एक रेखा पर नहीं?

तब PO, O से गुज़रने वाली तल की हर रेखा से 90° पर होती है, OH से भी और l के समांतर हर रेखा से भी। इसी से प्रमेय चलती है।

OH ⊥ l होने से PH ⊥ l क्यों हो जाता है?

l, PO और OH दोनों से 90° पर है, जो तल POH की दो कटती रेखाएँ हैं। दो कटती रेखाओं पर लंब रेखा पूरे तल पर लंब होती है, PH पर भी।

लंब ही सबसे छोटी दूरी क्यों है?

कोई भी दूसरा रेखाखंड किसी समकोण त्रिभुज का कर्ण होता है, और कर्ण सबसे लंबी भुजा होती है। 3D में धूसर PK हमेशा बैंगनी PH से लंबी है।

समांतर तलों के बीच की दूरी हर जगह बराबर क्यों है?

तलों के बीच के दो लंब आपस में समांतर और बराबर होते हैं, जैसे आयत की सम्मुख भुजाएँ। तीनों हरी रेखाएँ देखो।

अगर O रेखा l पर ही हो तो?

तब OH = 0, यानी H और O एक ही बिंदु हैं और PH = PO। फ्री प्ले में OH को 1 करके देखो कि PH, PO के कितनी पास आ जाती है।

क्या रेखा पर H की जगह मायने रखती है?

नहीं। रेखा या बिंदु कहीं भी ले जाओ, H हमेशा O से l पर गिराए लंब का पाद होता है। स्लाइडर चलाकर देखो।

तीन लंबों की प्रमेय

कोई रेखा तल पर लंब तब होती है जब वह अपने पाद (foot) से गुज़रने वाली तल की हर रेखा से 90° बनाती है। तल α, उसके बाहर बिंदु P लो, और PO तल α पर लंब है, पाद O।

अब α में एक रेखा l लो। O से l पर लंब OH खींचो (H, l पर है)।

प्रमेय। तब PH भी l पर लंब है। इसे "तीन लंब" इसलिए कहते हैं: PO ⊥ α, OH ⊥ l और PH ⊥ l।

यह क्यों सही है। l, OH से 90° पर है (हमने ऐसे ही खींची)। l, PO से भी 90° पर है, क्योंकि PO तल की हर रेखा पर लंब है। तो l दो कटती रेखाओं PO और OH से 90° पर है, जो दोनों तल POH में हैं। इसलिए l पूरे तल POH पर लंब है, और PH उसी तल में है। अतः l ⊥ PH।

इसका विलोम भी सही है। अगर PO ⊥ α और PH ⊥ l, तो OH ⊥ l।

बिंदु से तल की दूरी

P से तल तक कई रेखाखंड जाते हैं। इनमें सबसे छोटा लंब PO है। इसकी लंबाई P से तल की दूरी है।

सबसे छोटा क्यों? तल का कोई दूसरा बिंदु M लो। त्रिभुज POM में O पर 90° है, इसलिए PM सबसे लंबी भुजा (कर्ण) है: PM > PO।

किसी ठोस में यह दूरी निकालने के लिए ऐसी रेखा खोजो जो तल पर लंब खड़ी हो। घन या बक्से में खड़ी किनारी फ़र्श पर लंब होती है, इसलिए उसकी लंबाई ऊपरी कोने से फ़र्श की दूरी है।

बिंदु से रेखा की दूरी

बिंदु P से रेखा l की दूरी P से l पर गिराए लंब की लंबाई है। अंतरिक्ष में यह लंब ढूँढना प्रमेय का काम है।

  1. l वाले तल पर लंब PO गिराओ।
  2. तल में OH ⊥ l खींचो।
  3. PH जोड़ो। प्रमेय से PH ⊥ l, इसलिए PH ही दूरी है।
  4. त्रिभुज POH में O पर समकोण है, इसलिए PH² = PO² + OH²।

l का कोई और बिंदु K लो तो PK² = PO² + OK² और OK > OH, इसलिए PK > PH। इसीलिए PH सबसे छोटी है।

उदाहरण: भुजा 6 वाले वर्ग फ़र्श के कोने A से सीधा 8 ऊपर बिंदु V है। V से किनारी CD की दूरी: AD ⊥ CD और VA ⊥ फ़र्श, इसलिए VD ⊥ CD, और VD = √(8² + 6²) = 10।

समांतर तलों के बीच की दूरी

दो तल α और β समांतर हैं अगर वे कभी नहीं मिलते। β का कोई भी बिंदु A लो और α पर लंब AA′ गिराओ। AA′ की लंबाई समांतर तलों के बीच की दूरी है।

यह β के हर बिंदु A के लिए बराबर है। दो समांतर तलों के बीच के सारे लंब बराबर होते हैं (वे आयतों की सम्मुख भुजाएँ हैं)। इसलिए दूरी इस पर निर्भर नहीं करती कि कहाँ नापी।

अगर कोई तिरछा रेखाखंड दोनों तलों को जोड़े, तो उसकी लंबाई c, निचले तल पर उसका प्रक्षेप p और दूरी h में संबंध है: c² = h² + p²।

उदाहरण: कमरे की छत और फ़र्श, बक्से के ऊपर और नीचे के फलक, अलमारी की दो शेल्फ़।

करके देखो: पेंसिल, रूलर और धागा

किताब को तल, खड़ी पेंसिल को PO, किताब पर रखे रूलर को रेखा l, और पेंसिल की नोक से रूलर तक धागे को PH मानो। समकोण सेट-स्क्वायर से जाँचो। फिर PO, OH और धागा नापो। क्या धागा PO² + OH² के वर्गमूल के बराबर है?

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. PO = 4 सेमी तल पर लंब है। O, तल की रेखा l से 3 सेमी दूर है (OH ⊥ l)। P से l की दूरी निकालो।

प्रमेय से PH ⊥ l, इसलिए PH ही दूरी है। PH² = 4² + 3² = 25, तो PH = 5 सेमी।

2. बिंदु P तल से 12 सेमी ऊपर है। उसका पाद O रेखा l से 5 सेमी दूर है। P से l की दूरी निकालो।

PH² = 12² + 5² = 144 + 25 = 169। PH = 13 सेमी।

3. ABCD भुजा 6 सेमी का वर्ग है। VA = 8 सेमी वर्ग के तल पर लंब है। V से रेखा CD की दूरी निकालो।

AD ⊥ CD (वर्ग) और VA ⊥ तल। प्रमेय से VD ⊥ CD। इसलिए दूरी VD = √(VA² + AD²) = √(64 + 36) = 10 सेमी।

4. इसी आकृति में V से रेखा BC की दूरी निकालो।

AB ⊥ BC और VA ⊥ तल, इसलिए VB ⊥ BC। VB = √(VA² + AB²) = √(64 + 36) = 10 सेमी।

5. 13 सेमी लंबा रेखाखंड AB दो समांतर तलों को जोड़ता है। निचले तल पर उसका प्रक्षेप 5 सेमी है। तलों के बीच की दूरी निकालो।

प्रक्षेप, दूरी और AB मिलकर समकोण त्रिभुज बनाते हैं। h² = 13² − 5² = 169 − 25 = 144, तो h = 12 सेमी।

6. त्रिभुज ABC में A पर समकोण है, AB = 3 सेमी, AC = 4 सेमी। MA = 12 सेमी तल ABC पर लंब है। M से BC की दूरी निकालो।

BC = 5। AD ⊥ BC खींचो। AD = (AB × AC) ÷ BC = 12 ÷ 5 = 2.4 सेमी (क्षेत्रफल दो तरह से)। प्रमेय से MD ⊥ BC। MD² = 12² + 2.4² = 144 + 5.76 = 149.76, तो MD ≈ 12.24 सेमी।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. बिंदु से तल की दूरी नापी जाती है:
2. PO ⊥ तल, OH ⊥ l (तल में)। तब:
3. PO = 6 और OH = 8। P से l की दूरी है:
4. दो समांतर तलों के बीच की दूरी:
5. P से रेखा l तक सबसे छोटा रेखाखंड कौन-सा 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

तीन लंबों की प्रमेय क्या है?

अगर PO किसी तल पर लंब है और OH उस तल की रेखा l पर लंब है, तो PH भी l पर लंब है। इसका उपयोग अंतरिक्ष में बिंदु से रेखा की दूरी निकालने में होता है।

3D में बिंदु से रेखा की दूरी कैसे निकालते हैं?

रेखा वाले तल पर लंब PO गिराओ, OH ⊥ l खींचो, तब PH दूरी है और PH² = PO² + OH²।

क्या समांतर तलों के बीच की दूरी हमेशा बराबर होती है?

हाँ। दो समांतर तलों के बीच के सारे लंब बराबर लंबाई के होते हैं, इसलिए दूरी इस पर निर्भर नहीं करती कि कहाँ नापी।

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