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सदिश बीजगणित

सदिश (vector) में माप (परिमाण) और दिशा दोनों होते हैं। 3D में a = xî + yĵ + zk̂ लिखते हैं। लंबाई |a| = √(x² + y² + z²)। दिक्-कोसाइन l = x/|a|, m = y/|a|, n = z/|a| और l² + m² + n² = 1। सदिश सिर-से-पूँछ (त्रिभुज नियम) या घटक-दर-घटक जुड़ते हैं। ka लंबाई को k गुना करता है, k ऋण हो तो दिशा उल्टी। AB को m : n में बाँटने वाले बिंदु का स्थिति सदिश अंतः (mb + na)/(m + n) और बाह्य (mb − na)/(m − n)। अदिश गुणनफल a·b = |a||b|cosθ एक संख्या है। सदिश गुणनफल a×b दोनों पर लंब नया सदिश है; इसकी लंबाई समांतर चतुर्भुज का क्षेत्रफल है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. सदिश एक तीर है। तीर की लंबाई उसका परिमाण है। तीर x, y, z अक्षों से α, β, γ कोण बनाता है। इन कोणों के cos को दिक्-कोसाइन l, m, n कहते हैं।
  2. हर तीर तीन सीधी चालों से बनता है: î की ओर x, ĵ की ओर y, k̂ की ओर z। इसलिए a = xî + yĵ + zk̂। मूल बिंदु से किसी बिंदु तक का तीर उसका स्थिति सदिश है। कुछ तीरों के खास नाम हैं: शून्य, मात्रक, बराबर, ऋण, संरेख।
  3. दो सदिश जोड़ने के लिए b की पूँछ a के सिर पर रखो। शुरुआत से अंत तक का तीर a + b है। किसी संख्या k से गुणा करने पर तीर k गुना लंबा होता है। k ऋण हो तो तीर पलट जाता है।
  4. रेखाखंड AB पर बिंदु P उसे m : n में बाँटता है। P का स्थिति सदिश a और b का भारित मेल है: (mb + na)/(m + n)। बराबर हिस्से हों तो मध्य-बिंदु मिलता है।
  5. सदिशों को गुणा करने के दो तरीके हैं। अदिश गुणनफल a·b = |a||b|cosθ एक सादी संख्या है; 90° पर यह 0 होता है। सदिश गुणनफल a×b एक नया तीर है जो दोनों पर लंब है; इसकी लंबाई उनके समांतर चतुर्भुज का क्षेत्रफल है।
  6. अब तुम्हारी बारी। कोई भी दृश्य चुनो और संख्याएँ बदलो। या हल किया उदाहरण खोलो और एक-एक पंक्ति देखो।

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

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

l² + m² + n² हमेशा 1 क्यों?

l, m, n = x/|a|, y/|a|, z/|a|। वर्ग करके जोड़ो: (x² + y² + z²)/|a|² = 1। चरण 1 में स्लाइडर बदलो: readout हमेशा 1 दिखाता है।

दिक्-कोसाइन और दिक्-अनुपात में क्या अंतर है?

दिक्-अनुपात सही अनुपात वाली कोई भी संख्याएँ हैं, जैसे 2 : 3 : 6 या 4 : 6 : 12। दिक्-कोसाइन वह एक खास सेट है जिसके वर्गों का योग 1 है: 2/7, 3/7, 6/7। चरण 1 दोनों दिखाता है।

अलग जगह बने दो तीर क्या बराबर सदिश हो सकते हैं?

हाँ, अगर लंबाई और दिशा एक जैसी हो। जगह मायने नहीं रखती। चरण 2 में 'बराबर सदिश' चुनो।

ऋण अदिश से गुणा करने पर क्या होता है?

तीर पलट जाता है और लंबाई |k| गुना। चरण 3 में k = −1 करो।

विभाजन सूत्र में m, b के साथ क्यों?

m जितना बड़ा, P उतना B के पास। इसलिए B को भार m मिलता है। चरण 4 में m = 5, n = 1 करो।

90° पर अदिश गुणनफल शून्य क्यों?

cos 90° = 0, और एक तीर की दूसरे पर परछाईं की लंबाई शून्य है। चरण 5 में θ = 90° करो।

सदिश गुणनफल समतल से बाहर क्यों निकलता है?

वह a और b दोनों पर लंब माना गया है, और उसकी लंबाई समांतर चतुर्भुज का क्षेत्रफल है। चरण 5 में 'सदिश गुणन' चुनो: हरा तीर सीधा खड़ा है।

सदिश का परिमाण और दिशा

सदिश वह राशि है जिसमें माप और दिशा दोनों हों, जैसे धक्का, वेग, एक जगह से दूसरी जगह जाना। अदिश में सिर्फ़ माप होता है, जैसे द्रव्यमान या समय।

सदिश को तीर से दिखाते हैं: प्रारंभिक बिंदु (पूँछ) से अंतिम बिंदु (सिर) तक। तीर की लंबाई परिमाण |a| है। a = xî + yĵ + zk̂ के लिए |a| = √(x² + y² + z²) — यह दो बार पाइथागोरस है।

दिशा उन कोणों से बताते हैं जो तीर धनात्मक x, y, z अक्षों से बनाता है।

दिक्-कोसाइन और दिक्-अनुपात

तीर x, y, z अक्षों से α, β, γ कोण बनाए तो l = cos α, m = cos β, n = cos γ उसके दिक्-कोसाइन हैं।

l, m, n के समानुपाती कोई भी तीन संख्याएँ दिक्-अनुपात कहलाती हैं। घटक x, y, z खुद दिक्-अनुपात हैं। अनुपात a, b, c से कोसाइन पाने के लिए हर एक को √(a² + b² + c²) से भाग दो।

काम की बात: a की दिशा में मात्रक सदिश = lî + mĵ + nk̂।

सदिशों के प्रकार

स्थिति सदिश और घटक

बिंदु P(x, y, z) का स्थिति सदिश मूल बिंदु O से P तक का तीर है: OP = xî + yĵ + zk̂। इसकी लंबाई दूरी OP है।

xî, yĵ, zk̂ सदिश घटक हैं और x, y, z अदिश घटक।

दो बिंदुओं को जोड़ने वाला सदिश

P₁ से P₂ तक: P₁P₂ = (x₂ − x₁)î + (y₂ − y₁)ĵ + (z₂ − z₁)k̂ — हमेशा "सिर घटा पूँछ"।

सदिशों का योग और अदिश से गुणा

त्रिभुज नियम: b की पूँछ a के सिर पर रखो; a की पूँछ से b के सिर तक का तीर a + b है। समांतर चतुर्भुज नियम भी यही कहता है: a और b एक बिंदु से खींचो, विकर्ण a + b है।

अदिश गुणज

ka की लंबाई |k||a|। k > 0 तो दिशा वही, k < 0 तो उल्टी, k = 0 तो शून्य सदिश। k(a + b) = ka + kb।

विभाजन सूत्र

A और B के स्थिति सदिश a और b हों।

क्यों: AP : PB = m : n यानी n(r − a) = m(b − r)। r निकालो। याद रखो: m दूर वाले सिरे b के साथ जाता है।

त्रिभुज का केंद्रक: (a + b + c)/3।

अदिश (बिंदु) गुणनफल और उपयोग

a·b = |a||b| cos θ, θ (0 ≤ θ ≤ π) दोनों के बीच का कोण। उत्तर एक संख्या है।

उपयोग

सदिश (क्रॉस) गुणनफल और उपयोग

a × b = |a||b| sin θ n̂, n̂ वह मात्रक सदिश है जो a और b दोनों पर लंब है, दाएँ हाथ के नियम से (उँगलियाँ a से b की ओर मोड़ो, अँगूठा n̂)।

उपयोग

बोर्ड परीक्षा: यह इकाई (3D ज्यामिति के साथ) लगभग 14 अंक की है; कोण/प्रक्षेप, क्रॉस से क्षेत्रफल, लंब मात्रक सदिश और विभाजन सूत्र के प्रश्न आम हैं।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. a = 2î − 3ĵ + 6k̂ का परिमाण और दिक्-कोसाइन निकालो।

चरण 1: |a| = √(4 + 9 + 36) = 7। चरण 2: l = 2/7, m = −3/7, n = 6/7। जाँच: 4/49 + 9/49 + 36/49 = 1 ✓।

2. a = î + 2ĵ − k̂ और b = 2î − ĵ + 3k̂ हों तो a + b की दिशा में मात्रक सदिश?

चरण 1: a + b = 3î + ĵ + 2k̂। चरण 2: |a + b| = √14। चरण 3: मात्रक सदिश = (3î + ĵ + 2k̂)/√14।

3. P(2, −1, 3) और Q(4, 5, −3) को 2 : 1 में बाह्य रूप से बाँटने वाले बिंदु R का स्थिति सदिश?

चरण 1: r = (2q − p)/(2 − 1)। चरण 2: 2q = (8, 10, −6)। चरण 3: 2q − p = (6, 11, −9)। r = 6î + 11ĵ − 9k̂।

4. a = î + ĵ − k̂ और b = î − ĵ + k̂ के बीच कोण?

चरण 1: a·b = 1 − 1 − 1 = −1। चरण 2: |a| = |b| = √3। चरण 3: cosθ = −1/3, θ = cos⁻¹(−1/3) ≈ 109.5°।

5. a = 2î + 3ĵ + 2k̂ का b = î + 2ĵ + k̂ पर प्रक्षेप?

चरण 1: a·b = 2 + 6 + 2 = 10। चरण 2: |b| = √6। चरण 3: प्रक्षेप = 10/√6 ≈ 4.08।

6. a = 2î + 3ĵ − k̂ और b = î − ĵ + 2k̂ दोनों पर लंब मात्रक सदिश?

चरण 1: a × b = î(6 − 1) − ĵ(4 + 1) + k̂(−2 − 3) = 5î − 5ĵ − 5k̂। चरण 2: |a × b| = 5√3। चरण 3: उत्तर ±(î − ĵ − k̂)/√3।

7. शीर्ष A(1, 1, 2), B(2, 3, 5), C(1, 5, 5) वाले त्रिभुज का क्षेत्रफल?

चरण 1: AB = î + 2ĵ + 3k̂, AC = 4ĵ + 3k̂। चरण 2: AB × AC = −6î − 3ĵ + 4k̂। चरण 3: |AB × AC| = √61। क्षेत्रफल = ½√61 ≈ 3.9 वर्ग इकाई।

8. |a| = 3, |b| = 4, a·b = 6 हो तो |a × b| और |a + b|?

चरण 1: cosθ = 6/12 = 1/2, θ = 60°। चरण 2: |a × b| = 12 × √3/2 = 6√3। चरण 3: |a + b|² = 9 + 16 + 12 = 37, |a + b| = √37।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. 3î − 4k̂ का परिमाण:
2. l, m, n दिक्-कोसाइन हों तो l² + m² + n² =
3. शून्येतर सदिशों के लिए a·b = 0 का अर्थ:
4. ĵ × î =
5. A(a) और B(b) के मध्य-बिंदु का स्थिति सदिश:

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

अदिश गुणनफल और सदिश गुणनफल में क्या अंतर है?

अदिश गुणनफल एक संख्या देता है, a·b = |a||b|cosθ, कोण, प्रक्षेप और कार्य के लिए। सदिश गुणनफल एक सदिश देता है, |a × b| = |a||b|sinθ, जो दोनों पर लंब है, क्षेत्रफल और लंब दिशा के लिए।

CBSE कक्षा 12 में सदिश व 3D ज्यामिति कितने अंक की है?

सदिश एवं त्रिविमीय ज्यामिति इकाई लगभग 14 अंक की है, सदिश बीजगणित और 3D ज्यामिति मिलाकर।

दो सदिशों पर लंब मात्रक सदिश कैसे निकालें?

a × b निकालो, फिर उसे |a × b| से भाग दो। (a × b)/|a × b| और उसका ऋण दोनों उत्तर हैं।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

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