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ICSE • कक्षा 7 • Mathematics • अध्याय 13
अनुमानित समय: 45 Mins
प्रगति: अध्ययनरत

सममिति (Symmetry)

आईसीएसई कक्षा 7 गणित में, "समरूपता" समतल आकृतियों में संतुलन, प्रतिबिंब और घूर्णी परिवर्तनों के सिद्धांतों का विश्लेषण करने वाला एक आधिकारिक, ज्यामितीय मास्टर अध्ययन गाइड प्रदान करता है। यह व्यापक अध्याय रेखा समरूपता / परावर्तक समरूपता (समरूपता का अक्ष / दर्पण रेखा; तह परीक्षण जहां एक आधा दूसरे के साथ बिल्कुल मेल खाता है; नियमित बहुभुज में समरूपता की रेखाओं की संख्या: एक $n$-पक्षीय नियमित बहुभुज में बिल्कुल $n$ समरूपता की रेखाएं होती हैं; वर्णमाला के अक्षरों में रेखा समरूपता [ए, बी, सी, डी, ई, एच, आई, एम, ओ, टी, यू, वी, डब्ल्यू, एक्स, वाई]), घूर्णी समरूपता (घूर्णन का केंद्र, घूर्णन का कोण: न्यूनतम कोण जिसके माध्यम से एक आकृति को उसकी मूल स्थिति के समान दिखने के लिए घुमाया जाना चाहिए; घूर्णी समरूपता का क्रम: एक पूर्ण $360^\circ$ घूर्णन में एक आकृति अपने आप में फिट होने की संख्या: $\text{Order} = \frac{360^\circ}{\text{Angle of Rotation}}$), रेखा और घूर्णी समरूपता दोनों के साथ आंकड़े (समबाहु त्रिभुज [3 रेखाएं, क्रम 3], वर्ग [4 रेखाएं, क्रम 4], नियमित षट्भुज [6 रेखाएं, क्रम 6], वृत्त [अनंत रेखाएं, अनंत क्रम]), और घूर्णी समरूपता वाले आंकड़े लेकिन कोई रेखा समरूपता नहीं (समानांतर चतुर्भुज: क्रम 2 घूर्णी समरूपता, लेकिन समरूपता की 0 रेखाएं; अक्षर एस, अक्षर जेड) 2026-27 सीआईएससीई पाठ्यक्रम के साथ संरेखित।

प्रकृति ने यह सुनिश्चित करने के लिए एक गुप्त 6-गुना घूर्णी समरूपता कानून का उपयोग कैसे किया कि इतिहास में हर एक बर्फ के टुकड़े में बिल्कुल छह भुजाएँ हैं?

स्विस आल्प्स में एक ठंडी सर्दियों की सुबह, एक गहरे ऊनी दस्ताने पर गिरते हुए बर्फ के टुकड़े को देखें। एक आवर्धक लेंस के नीचे इसकी जांच करें: यह बर्फ का एक लुभावनी, नाजुक क्रिस्टल मंडल है। चाहे साधारण हो या जटिल शाखायुक्त, पृथ्वी पर गिरे हर एक बर्फ के टुकड़े की बिल्कुल छह सममित भुजाएँ होती हैं! कभी पाँच क्यों नहीं? कभी आठ क्यों नहीं? क्योंकि पानी का अणु ($H_2O$) एक सटीक $60^\circ$ हेक्सागोनल कोण के साथ एक क्रिस्टल जाली में बंध जाता है, जो बर्फ के टुकड़े को ऑर्डर 6 घूर्णी समरूपता प्रदान करता है! यदि आप बर्फ के टुकड़े को $60^\circ$ तक घुमाते हैं, तो यह एक पूर्ण चक्र में छह बार एक समान स्थिति में आ जाता है! इस बीच, मानव वास्तुकारों, अल्हाम्ब्रा महल में इस्लामी टाइल कारीगरों और ऑटोमोबाइल लोगो डिजाइनरों (मर्सिडीज-बेंज: 3-गुना समरूपता; ऑडी: परावर्तन रेखा समरूपता) ने सौंदर्य पूर्णता बनाने के लिए हजारों वर्षों से समरूपता का उपयोग किया है। रेखा समरूपता और घूर्णी समरूपता के बीच क्या अंतर है? समानांतर चतुर्भुज में क्रम 2 की घूर्णी समरूपता क्यों होती है, लेकिन समरूपता की शून्य रेखाएँ होती हैं? आइए समरूपता में महारत हासिल करें।

यह अध्याय क्यों महत्वपूर्ण है

समरूपता जीव विज्ञान (द्विपक्षीय मानव शरीर, रेडियल फूल), रसायन विज्ञान (आणविक क्रिस्टल जाली), कला, वास्तुकला, भौतिकी (संरक्षण कानून), और कंप्यूटर ग्राफिक्स एल्गोरिदम का वास्तुशिल्प डिजाइन कोड है। आईसीएसई ज्यामिति और प्रतिस्पर्धी तर्क परीक्षणों में प्रतिबिंब और घूर्णी क्रम की महारत एक आवश्यक विषय है।

अध्ययन से पूर्व (आवश्यक ज्ञान)

  • समतल ज्यामिति: बहुभुज, नियमित बहुभुज, वृत्त और कोण।
  • एक पूर्ण चक्र में डिग्री ($360^\circ$)।
  • बुनियादी स्थानिक दृश्य और प्रतिबिंब।

इस अध्याय के लक्ष्य

  • ज्यामितीय आकृतियों और वर्णमाला के अक्षरों में समरूपता की रेखाओं (प्रतिबिंब के अक्ष) को पहचानें।
  • स्केलीन, समद्विबाहु, समबाहु और नियमित बहुभुज में समरूपता रेखाओं की संख्या निर्धारित करें।
  • घूर्णन के केंद्र, घूर्णन के कोण और घूर्णी समरूपता के क्रम को परिभाषित करें।
  • $\text{Order} = \frac{360^\circ}{\text{Angle of Rotation}}$ का उपयोग करके घूर्णी समरूपता के क्रम की गणना करें।
  • केवल रेखा समरूपता, केवल घूर्णी समरूपता, या दोनों वाली आकृतियों को वर्गीकृत करें।
  • बताएं कि क्यों एक समांतर चतुर्भुज में क्रम 2 की घूर्णी समरूपता होती है लेकिन कोई रेखा समरूपता नहीं होती है।

अध्याय रूपरेखा एवं प्रगति

1 1. रेखा समरूपता (परावर्तक समरूपता)
2 2. घूर्णी समरूपता: केंद्र, कोण और क...
3 3. समांतर चतुर्भुज विरोधाभास और आंक...

सम्पूर्ण सैद्धांतिक एवं वैचारिक अध्ययन

1. रेखा समरूपता (परावर्तक समरूपता)

समझें
ए. रेखा समरूपता का अर्थ:

एक आकृति में रेखा समरूपता (या परावर्तन समरूपता) होती है यदि कोई सीधी रेखा मौजूद है जिसके साथ आकृति को इस तरह मोड़ा जा सकता है कि दोनों हिस्से बिल्कुल मेल खाते हैं (बिंदु-दर-बिंदु ओवरलैप करें):

  • फलन रेखा को सममिति अक्ष या सममिति रेखा.
  • कहा जाता है
  • यह एक समतल दर्पण रेखा के रूप में कार्य करता है: एक तरफ के किसी भी बिंदु का दूसरी तरफ अक्ष से समान लंबवत दूरी पर एक संगत बिंदु होता है।
बी. सामान्य ज्यामितीय आकृतियों में समरूपता की रेखाएँ:
ज्यामितीय आकृतिसमरूपता रेखाओं की संख्याअक्षों का अभिमुखीकरण
स्केलीन त्रिभुज0कोई सममिति रेखा नहीं.
समद्विबाहु त्रिभुज1समान भुजाओं के बीच के कोण का समद्विभाजक.
समबाहु त्रिभुज3तीन कोण समद्विभाजक / माध्यिकाएँ।
आयत2विपरीत भुजाओं के मध्य बिंदुओं को जोड़ने वाली रेखाएं (विकर्ण नहीं!).
Rhombus2दो विकर्ण.
वर्ग42 भुजाओं के मध्य बिंदुओं को जोड़ने वाला + 2 विकर्ण।
समांतर चतुर्भुज0कोई सममिति रेखा नहीं!
वृत्तअनंत ($\infty$)प्रत्येक व्यास समरूपता की एक रेखा है।

नियमित बहुभुज नियम: एक $n$-पक्षीय नियमित बहुभुज में बिल्कुल $n$ समरूपता रेखाएं होती हैं (उदाहरण के लिए, नियमित पेंटागन $= 5$, नियमित षट्भुज $= 6$, नियमित अष्टकोण $= 8$).

2. घूर्णी समरूपता: केंद्र, कोण और क्रम

घूर्णी समरूपता
ए. मौलिक परिभाषाएँ:
  • घूर्णी समरूपता: एक आकृति में घूर्णी समरूपता होती है, यदि एक निश्चित बिंदु के चारों ओर घुमाए जाने पर, यह पूर्ण $360^\circ$ घूर्णन में एक से अधिक बार अपनी मूल स्थिति के समान दिखती है।
  • घूर्णन का केंद्र: वह निश्चित बिंदु जिसके बारे में आकृति घूमती है (उदाहरण के लिए, एक वर्ग में विकर्णों का प्रतिच्छेदन, एक पवनचक्की का केंद्र)।
  • घूर्णन कोण: न्यूनतम कोण जिसके माध्यम से आकृति को उसके मूल आकार के साथ मेल खाने के लिए घुमाया जाना चाहिए।
  • घूर्णी समरूपता का क्रम: एक पूर्ण क्रांति में आकृति अपने आप में फिट होने की संख्या ($360^\circ$): $$\mathbf{\text{Order of Rotational Symmetry}} = \frac{360^\circ}{\text{Angle of Rotation}}$$

3. समांतर चतुर्भुज विरोधाभास और आंकड़ों का मैट्रिक्स

विश्लेषण
ए. समांतर चतुर्भुज विरोधाभास (घूर्णी लेकिन कोई रेखा समरूपता नहीं):
  • एक कागज़ के समांतर चतुर्भुज को उसके विकर्ण या मध्यबिंदु के साथ मोड़ें: किनारे कभी भी मेल नहीं खाते। इस प्रकार, एक समांतर चतुर्भुज में 0 समरूपता रेखाएँ होती हैं!
  • अब, समांतर चतुर्भुज को उसके विकर्णों के प्रतिच्छेदन बिंदु के चारों ओर घुमाएँ:
    • $180^\circ$ पर, यह अपने आप में समान रूप से फिट बैठता है।
    • $360^\circ$ पर, यह अपनी शुरुआत पर लौट आता है।
  • इसलिए, एक समांतर चतुर्भुज में क्रम 2 की घूर्णी समरूपता होती है, जिसमें रेखा समरूपता की शून्य रेखाएं होने के बावजूद $180^\circ$ के घूर्णन कोण के साथ होता है!
बी. आकृतियों का समरूपता मैट्रिक्स:
चित्रासमरूपता रेखाएंघूर्णन कोणघूर्णी समरूपता का क्रम
समबाहु त्रिभुज3$120^\circ$3
वर्ग4$90^\circ$4
आयत2$180^\circ$2
रोम्बस2$180^\circ$2
समानांतर चतुर्भुज0$180^\circ$2
अक्षर S, Z, N0$180^\circ$2
अक्षर H, I,

महत्वपूर्ण सूत्र, सर्वसमिकाएँ एवं प्रमेय

घूर्णी समरूपता का क्रम
$$\text{Order} = \frac{360^\circ}{\theta_{\text{min}}} \quad (\text{where } \theta_{\text{min}} \text{ is Angle of Rotation})$$
पूर्णांक क्रम >= 2 घूर्णी समरूपता को दर्शाता है।
नियमित बहुभुज समरूपता नियम
$$\text{Lines of Symmetry} = n = \text{Order of Rotational Symmetry}$$
किसी भी नियमित n-पक्षीय बहुभुज पर लागू होता है।

रेखा समरूपता बनाम घूर्णी समरूपता ग्रिड

Symmetry: Reflectional Lines & Rotational Orders LINE SYMMETRY • Mirror axis: 2 halves coincide • Regular Polygons (n lines):   • Equilateral Δ = 3 lines   • Square = 4 lines   • Regular Pentagon = 5 lines   • Regular Hexagon = 6 lines • Rectangle = 2 • Rhombus = 2 • Parallelogram = 0 lines! • Circle = Infinite lines of symmetry ROTATIONAL SYMMETRY Order = 360° / Angle • Order ≥ 2: Has rotational symm. • Equilateral Δ: 120° → Order 3 • Square: 90° → Order 4 • Rectangle / Rhombus: 180° → Order 2 • Hexagon: 60° → Order 6 • Snowflake = Order 6 • Order 1 means NO rotational symmetry PARALLELOGRAM PARADOX Rotational YES, Line NO! • Line Symmetry = 0   (Folding along diagonals fails) • Rotational Symmetry = Order 2   (Angle = 180° around center) • Letters with same paradox:   Letters: S, Z, N   (Order 2, 0 lines of symmetry) ORDER OF ROTATIONAL SYMMETRY = 360° / ANGLE • PARALLELOGRAM HAS ORDER 2 BUT 0 LINES

अध्याय का सार संक्षेप एवं 10 मुख्य निष्कर्ष

मुख्य बिंदु 1
रेखा समरूपता तब होती है जब किसी आकृति को एक अक्ष के अनुदिश इस प्रकार मोड़ा जा सकता है कि दोनों हिस्से बिंदु-दर-बिंदु मेल खाते हों।
मुख्य बिंदु 2
एक n-पक्षीय नियमित बहुभुज में समरूपता की बिल्कुल n रेखाएँ और क्रम n की घूर्णी समरूपता होती है।
मुख्य बिंदु 3
एक आयत में सममिति की 2 रेखाएँ होती हैं (विपरीत भुजाओं के मध्य बिंदुओं को मिलाने वाली); एक समचतुर्भुज में 2 (विकर्ण) होते हैं।
मुख्य बिंदु 4
एक वर्ग में सममिति की 4 रेखाएँ होती हैं (2 मध्यबिंदु + 2 विकर्ण)।
मुख्य बिंदु 5
घूर्णी समरूपता मौजूद होती है यदि कोई आकृति <360 डिग्री के कोण पर अपने मूल अभिविन्यास के समान दिखती है।
मुख्य बिंदु 6
घूर्णी समरूपता का क्रम इस प्रकार दिया गया है: क्रम = 360 डिग्री / घूर्णन कोण।
मुख्य बिंदु 7
एक समबाहु त्रिभुज का घूर्णन कोण 120 डिग्री और क्रम 3 है।
मुख्य बिंदु 8
एक वर्ग का घूर्णन कोण 90 डिग्री और क्रम 4 है।
मुख्य बिंदु 9
एक समांतर चतुर्भुज में क्रम 2 (कोण 180 डिग्री) की घूर्णी समरूपता होती है, लेकिन रेखा समरूपता की शून्य रेखाएँ होती हैं।
मुख्य बिंदु 10
एक वृत्त में समरूपता की अनंत रेखाएँ और घूर्णी समरूपता का अनंत क्रम होता है।

स्व-मूल्यांकन अभ्यास (Check Your Understanding)

मूल वैचारिक स्पष्टता की जांच के लिए नैदानिक प्रश्न। पहले स्वयं हल करें, फिर उत्तर देखें।

1
समरूपता रेखाओं की संख्या और घूर्णी समरूपता का क्रम बताएं:
(ए) एक वर्ग, (बी) एक आयत, (सी) एक समचतुर्भुज, (डी) एक समबाहु त्रिभुज।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर:

• (ए) वर्ग:
- समरूपता की रेखाएं: $4$ (विपरीत मध्य बिंदुओं को जोड़ने वाले 2 + 2 विकर्ण)।
- घूर्णी समरूपता का क्रम: $4$ (घूर्णन का कोण $= 360^\circ / 4 = 90^\circ$).
• (बी) आयत:
- समरूपता की रेखाएं: $2$ (विपरीत मध्यबिंदुओं को जोड़ने वाली रेखाएं; विकर्ण समरूपता की रेखाएं नहीं हैं!)
- घूर्णी समरूपता का क्रम: $2$ (घूर्णन का कोण $= 360^\circ / 2 = 180^\circ$).
• (सी) समचतुर्भुज:
- समरूपता की रेखाएं: $2$ (दो विकर्ण).
- घूर्णी समरूपता का क्रम: $2$ (रोटेशन का कोण $= 180^\circ$).
• (डी) समबाहु त्रिभुज:
- समरूपता की रेखाएं: $3$ (3 कोण समद्विभाजक).
- घूर्णी समरूपता का क्रम: $3$ (रोटेशन का कोण $= 360^\circ / 3 = 120^\circ$).


वर्ग: 4, 4; आयत: 2, 2; रोम्बस: 2, 2; समबाहु त्रिभुज: 3, 3.
2
उस चतुर्भुज का नाम बताइए जिसमें क्रम 2 की घूर्णी समरूपता है, लेकिन समरूपता की कोई रेखा नहीं है।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर:

• समानांतर चतुर्भुज:
1. शून्य रेखा समरूपता: एक सामान्य समांतर चतुर्भुज को दोनों हिस्सों को संपाती बनाने के लिए किसी भी रेखा (विकर्ण या मध्य बिंदु) के साथ मोड़ा नहीं जा सकता है।
2। क्रम 2 की घूर्णी समरूपता: जब इसके विकर्णों के प्रतिच्छेदन के बारे में घुमाया जाता है, तो यह $180^\circ$ और $360^\circ$ ($360^\circ / 180^\circ = 2$) पर समान दिखता है।
इसलिए, समानांतर चतुर्भुज में क्रम 2 की घूर्णी समरूपता है, लेकिन समरूपता की शून्य रेखाएं हैं।


एक समांतर चतुर्भुज में सममिति की 0 रेखाएँ होती हैं, लेकिन उल्टा करने पर ($180^\circ$) समान दिखता है।
3
अंग्रेजी वर्णमाला के किन अक्षरों में हैं:
(ए) केवल लंबवत समरूपता रेखा,
(बी) केवल क्षैतिज समरूपता रेखा,
(सी) दोनों लंबवत और क्षैतिज समरूपता रेखाएं,
(डी) क्रम 2 की घूर्णी समरूपता लेकिन कोई समरूपता रेखा नहीं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर:

• (ए) केवल लंबवत रेखा: ए, एम, टी, यू, वी, डब्ल्यू, वाई.
• (बी) केवल क्षैतिज रेखा: बी, सी, डी, ई, के.
• (सी) लंबवत और क्षैतिज दोनों रेखाएं: एच, आई, एक्स, ओ (ओ में अनंत रेखाएं हैं).
• (डी) क्रम 2 की घूर्णी समरूपता लेकिन कोई रेखा नहीं: एन, एस, जेड।


कार्यक्षेत्र: ए, एम; क्षैतिज: बी, ई; दोनों: एच, एक्स; केवल घूर्णी (क्रम 2): एन, एस, जेड।
4
एक नियमित षट्भुज के लिए घूर्णन का कोण और घूर्णी समरूपता का क्रम क्या है?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर:

एक नियमित षट्भुज में 6 समान भुजाएँ और 6 समान कोण होते हैं।
• घूर्णन का केंद्र: इसके मुख्य विकर्णों का प्रतिच्छेदन।
• घूर्णन का कोण:

$$\theta = \frac{360^\circ}{6} = \mathbf{60^\circ}$$


• घूर्णी समरूपता का क्रम:

$$\text{Order} = \frac{360^\circ}{60^\circ} = \mathbf{6}$$

।


$360^\circ$ को भुजाओं की संख्या (6) से विभाजित करें: कोण $60^\circ$ है, क्रम 6 है।
5
क्या किसी आकृति में 1 से अधिक क्रम की घूर्णी समरूपता हो सकती है यदि उसके घूर्णन का न्यूनतम कोण है: (ए) $45^\circ$, (बी) $17^\circ$?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर:

किसी आकृति में क्रम $n$ की घूर्णी समरूपता होती है यदि और केवल यदि $n = \frac{360^\circ}{\theta}$ एक प्राकृतिक संख्या ($n \in \mathbb{N}, n \ge 2$):
• (a) $\theta = 45^\circ$:

$$\text{Order} = \frac{360^\circ}{45^\circ} = 8$$


चूंकि $8$ एक पूर्णांक $\ge 2$ है, हाँ है, इसमें क्रम की घूर्णी समरूपता है 8.
• (बी) $\theta = 17^\circ$:

$$\frac{360^\circ}{17^\circ} = 21.176\dots$$


चूंकि $360$, $17$ से विभाज्य नहीं है, इसमें घूर्णी समरूपता नहीं हो सकती।


$360^\circ$ कोण से बिल्कुल विभाज्य होना चाहिए: $360 / 45 = 8$ (हाँ); $360 / 17 = 21.17$ (नहीं).
6
स्पष्ट करें कि एक आयत के विकर्ण सममित रेखाएँ क्यों नहीं हैं, जबकि एक वर्ग के विकर्ण सममित रेखाएँ हैं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर:

• एक आयत में, आसन्न भुजाएँ असमान ($l \neq b$) होती हैं। यदि आप एक आयत को उसके विकर्ण के अनुदिश मोड़ते हैं, तो छोटी भुजा लंबी भुजा पर गिरती है; दोनों हिस्से ओवरलैप नहीं होते हैं और एक अनियमित बहुभुज बनाते हैं.
• एक वर्ग में, सभी चार भुजाएं बराबर ($l = b$) होती हैं। विकर्ण के अनुदिश मोड़ने से दो समान समद्विबाहु समकोण त्रिभुज सीधे एक दूसरे के ऊपर मुड़ जाते हैं, जिससे विकर्ण समरूपता की सच्ची रेखा बन जाता है।


आयत की आसन्न भुजाएँ असमान होती हैं, इसलिए विकर्णों को मोड़ने से ओवरलैप नहीं होता है; वर्ग की भुजाएँ समान होती हैं, इसलिए यह ओवरलैप होता है।
7
चार समान ब्लेड वाली पवनचक्की के घूर्णन का केंद्र और घूर्णी समरूपता का क्रम ज्ञात करें।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर:

• रोटेशन का केंद्र: पवनचक्की का केंद्रीय केंद्र / धुरी जहां चार ब्लेड जुड़े होते हैं।
• घूर्णन का कोण: $90^\circ$ द्वारा घूर्णन ब्लेड 1 को ब्लेड 2 की स्थिति में लाता है, समान दिखता है:

$$\text{Angle} = \frac{360^\circ}{4} = \mathbf{90^\circ}$$


• घूर्णी समरूपता का क्रम: $4$।


हब घूर्णन का केंद्र है; समान दिखने के लिए $90^\circ$ से घूमता है, 4 का क्रम देता है।
8
एक नियमित बहुभुज की भुजाओं की संख्या, उसकी सममिति रेखाओं और घूर्णी समरूपता के क्रम के बीच संबंध बताएं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: $n$ समान भुजाओं वाले किसी भी नियमित बहुभुज के लिए:
$$\mathbf{\text{Number of Sides} = \text{Lines of Symmetry} = \text{Order of Rotational Symmetry} = n}$$
इसके अलावा, इसके घूर्णन का न्यूनतम कोण हमेशा $\theta = \frac{360^\circ}{n}$ होता है।
एक नियमित $n$-पक्षीय बहुभुज के लिए: भुजाएँ $=$ समरूपता की रेखाएँ $=$ घूर्णी समरूपता का क्रम $= n$।
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