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झारखण्ड बोर्ड (JAC) • कक्षा 7 • Mathematics • अध्याय 12
अनुमानित समय: 45 Mins
प्रगति: अध्ययनरत

सममिति (Symmetry)

झारखण्ड शैक्षिक परिषद् (JAC) एवं NCERT कक्षा 7 गणित का द्वादश अध्याय "सममिति" (Symmetry) ज्यामितीय सौंदर्य, संतुलन और अनुपात का सर्वोच्च कलात्मक विज्ञान है। जब किसी आकृति के दो भाग एक-दूसरे को बिल्कुल ढक लेते हैं या किसी आकृति को घुमाने पर वह अपनी मूल स्थिति जैसी ही प्रतीत होती है, तो उस गुण को सममिति कहते हैं। इस अध्याय में रैखिक सममिति (Line Symmetry / Reflection Symmetry), नियमित बहुभुजों में सममिति रेखाएँ, घूर्णन सममिति (Rotational Symmetry), घूर्णन का केंद्र (Center of Rotation), घूर्णन का कोण (Angle of Rotation), घूर्णन का क्रम (Order of Symmetry) तथा रैखिक व घूर्णन दोनों सममिति रखने वाली समतलीय आकृतियों का वैज्ञानिक विश्लेषण प्रस्तुत किया गया है।

🦋 क्या आपने कभी सोचा है?

🏛️ दुनिया के सात अजूबों में शामिल आगरा का ताजमहल हमें इतना भव्य, शांत और सुंदर क्यों दिखाई देता है? क्या इसके पीछे उसके दोनों हिस्सों का बिल्कुल आईने जैसा सममित (Symmetric) होना है?

🪭 जब छत का पंखा या पवनचक्की (Windmill) घूमती है, तो वह एक पूरा चक्कर ($360^\circ$) लगाने से पहले ही कई बार बिल्कुल अपनी प्रारंभिक स्थिति जैसी क्यों दिखाई देती है?

🔤 अंग्रेजी वर्णमाला के अक्षर ‘H’, ‘O’ और ‘X’ में ऐसी क्या ख़ास बात है कि उन्हें दर्पण के सामने उलटा रखने पर भी वे बिल्कुल नहीं बदलते?

प्रकृति में तितली के पंखों से लेकर मानव चेहरे और फूलों की पंखुड़ियों तक फैला यह अद्भुत संतुलन हमें सममिति (Symmetry) के सिद्धांतों में मिलता है। यह अध्याय गणित को केवल अंकों का खेल नहीं, बल्कि सौंदर्य की पहचान बना देता है।

यह अध्याय क्यों महत्वपूर्ण है

स्थापत्य कला (Architecture), कपड़ों पर रंगोली व पैटर्न डिजाइनिंग, कार व हवाई जहाजों की एयरोडायनामिक डिजाइनिंग, और जैविक विज्ञान में जीवों का वर्गीकरण (Bilateral & Radial Symmetry) सममिति पर ही आधारित है। सममित आकृतियों में तनाव और भार समान रूप से बँटता है, जिससे वे अधिक मजबूत और दीर्घजीवी होती हैं।

अध्ययन से पूर्व (आवश्यक ज्ञान)

  • विभिन्न समतलीय आकृतियों (त्रिभुज, वर्ग, आयत, वृत्त) की पहचान।
  • दर्पण परावर्तन (Mirror Reflection) की प्राथमिक समझ।
  • कोणों की माप: $90^\circ, 180^\circ, 360^\circ$ (एक पूरा चक्कर)।
  • नियमित बहुभुज (Regular Polygons) का अर्थ: जिनकी सभी भुजाएं और कोण समान हों।

इस अध्याय के लक्ष्य

  • रैखिक सममिति (Line of Symmetry) की पहचान कर सकेंगे तथा आकृतियों में सममिति अक्ष खींच सकेंगे।
  • नियमित बहुभुज में सममिति रेखाओं की संख्या ($n$ भुजाओं हेतु $n$ रेखाएँ) का नियम सिद्ध कर सकेंगे।
  • दर्पण रेखा (Mirror Line) पर किसी आकृति के परावर्तन का सटीक चित्र बना सकेंगे।
  • घूर्णन का केंद्र (Center of Rotation) और घूर्णन का कोण (Angle of Rotation) ज्ञात कर सकेंगे।
  • घूर्णन का क्रम (Order of Rotational Symmetry = $360^\circ / \text{Angle}$) निकाल सकेंगे।
  • रैखिक सममिति और घूर्णन सममिति के बीच के अंतर को स्पष्ट कर सकेंगे।
  • ऐसी आकृतियों (जैसे वर्ग, समबाहु त्रिभुज, वृत्त) की पहचान कर सकेंगे जिनमें दोनों सममितियाँ पाई जाती हैं।

अध्याय रूपरेखा एवं प्रगति

1 1. रैखिक सममिति एवं नियमित बहुभुज (...
2 2. घूर्णन सममिति: केंद्र, कोण एवं क...
3 3. प्रमुख आकृतियों में घूर्णन सममित...
4 4. दोनों सममितियों का संयोजन एवं अं...

सम्पूर्ण सैद्धांतिक एवं वैचारिक अध्ययन

1. रैखिक सममिति एवं नियमित बहुभुज (Line Symmetry & Regular Polygons)

1. रैखिक सममिति (Line / Reflection Symmetry)

यदि किसी आकृति को एक सीधी रेखा के अनुदिश मोड़ने पर उसका एक आधा भाग दूसरे आधे भाग को पूर्णतया ढक ले, तो वह आकृति रैखिक सममित कहलाती है। उस रेखा को सममिति रेखा (Line of Symmetry / Axis of Symmetry) कहते हैं।

2. नियमित बहुभुजों में सममिति का स्वर्णिम नियम

नियमित बहुभुज (Regular Polygon) वह समतलीय आकृति है जिसकी सभी भुजाएं समान लंबाई की तथा सभी कोण समान माप के होते हैं।

स्वर्णिम नियम: किसी भी $n$ भुजाओं वाले नियमित बहुभुज में ठीक $n$ सममिति रेखाएँ होती हैं!
आकृति भुजाओं की संख्या सममिति रेखाओं की संख्या प्रकार / दिशाएं
समबाहु त्रिभुज (Equilateral Triangle) 3 3 तीनों शीर्षों से सम्मुख भुजाओं के लंब
वर्ग (Square) 4 4 2 भुजाओं के मध्य-बिंदुओं से + 2 विकर्ण
नियमित पंचभुज (Regular Pentagon) 5 5 प्रत्येक शीर्ष से सम्मुख भुजा पर
नियमित षड्भुज (Regular Hexagon) 6 6 3 विकर्ण + 3 भुजाओं के लंब-समद्विभाजक
आयत (Rectangle - नियमित नहीं) 4 2 केवल 2 (भुजाओं के लंबवत; विकर्ण सममिति रेखा नहीं होते!)
वृत्त (Circle) - अनंत (असीमित) केंद्र से होकर गुजरने वाला प्रत्येक व्यास

2. घूर्णन सममिति: केंद्र, कोण एवं क्रम (Rotational Symmetry: Center, Angle & Order)

1. घूर्णन सममिति की परिभाषा

जब किसी आकृति को उसके किसी स्थिर बिंदु के चारों ओर घुमाया जाता है और $360^\circ$ के एक पूरे चक्र के दौरान वह एक से अधिक बार अपनी प्रारंभिक स्थिति के बिल्कुल समरूप (Identical) दिखाई दे, तो उस आकृति में घूर्णन सममिति होती है।

  • घूर्णन का केंद्र (Center of Rotation): वह स्थिर बिंदु जिसके चारों ओर आकृति को घुमाया जाता है (जैसे पंखे की केंद्रीय धुरी)।
  • घूर्णन का कोण (Angle of Rotation): वह न्यूनतम कोण जिससे घुमाने पर आकृति अपनी मूल स्थिति जैसी दिखने लगे।
  • घूर्णन का क्रम (Order of Symmetry): $360^\circ$ के एक पूरे चक्कर में आकृति जितनी बार अपनी मूल स्थिति से मेल खाती है:
$$\text{घूर्णन का क्रम (Order)} = \frac{360^\circ}{\text{घूर्णन का कोण (Angle)}}$$

3. प्रमुख आकृतियों में घूर्णन सममिति (Rotational Symmetry in Common Shapes)

मानक आकृतियों का घूर्णन विश्लेषण
आकृति घूर्णन का केंद्र घूर्णन का कोण घूर्णन का क्रम (Order)
वर्ग (Square) विकर्णों का प्रतिच्छेद बिंदु $90^\circ$ 4 ($360^\circ / 90^\circ$)
आयत (Rectangle) विकर्णों का प्रतिच्छेद बिंदु $180^\circ$ 2 ($360^\circ / 180^\circ$)
समबाहु त्रिभुज माध्यिकाओं का संगम (केंद्रक) $120^\circ$ 3 ($360^\circ / 120^\circ$)
समचतुर्भुज (Rhombus) विकर्णों का प्रतिच्छेद बिंदु $180^\circ$ 2
वृत्त (Circle) वृत्त का केंद्र प्रत्येक कोण पर अनंत (Infinite)

विशेष नियम: प्रत्येक आकृति में क्रम 1 की घूर्णन सममिति तो स्वयं ही होती है ($360^\circ$ पर प्रत्येक आकृति मूल जैसी ही दिखती है), अतः घूर्णन सममिति केवल तभी मानी जाती है जब उसका क्रम 1 से अधिक ($> 1$) हो।

4. दोनों सममितियों का संयोजन एवं अंग्रेजी वर्णमाला (Dual Symmetry & Alphabets)

1. रैखिक एवं घूर्णन दोनों सममिति वाली आकृतियाँ

कुछ आकृतियों में रैखिक सममिति रेखाएं भी होती हैं और उनका घूर्णन क्रम भी 1 से अधिक होता है (जैसे समबाहु त्रिभुज, वर्ग, समषड्भुज, वृत्त)।

2. अंग्रेजी वर्णमाला के अक्षरों की सममिति
सममिति का प्रकार अंग्रेजी वर्णमाला के अक्षर
केवल ऊर्ध्वाधर (Vertical) रैखिक सममिति A, M, T, U, V, W, Y
केवल क्षैतिज (Horizontal) रैखिक सममिति B, C, D, E, K
क्षैतिज व ऊर्ध्वाधर दोनों रैखिक सममिति H, I, X, O
घूर्णन सममिति (क्रम 2) किंतु कोई रैखिक सममिति नहीं N, S, Z
रैखिक एवं घूर्णन दोनों सममिति (क्रम 2 या अधिक) H, I, O, X

महत्वपूर्ण सूत्र, सर्वसमिकाएँ एवं प्रमेय

नियमित बहुभुज सममिति रेखा सूत्र
$$\text{Lines of Symmetry} = n$$
जहाँ n नियमित बहुभुज की भुजाओं की संख्या है।
घूर्णन का क्रम (Order of Symmetry) सूत्र
$$\text{Order} = \frac{360^\circ}{\text{Angle of Rotation}}$$
360° को न्यूनतम घूर्णन कोण से भाग देने पर क्रम प्राप्त होता है।
घूर्णन कोण (Angle of Rotation) सूत्र
$$\text{Angle} = \frac{360^\circ}{\text{Order}}$$
क्रम से 360° को भाग देकर न्यूनतम घूर्णन कोण निकाला जाता है।
वर्ग के सममिति मापदंड
$$\text{Lines} = 4, \quad \text{Angle} = 90^\circ, \quad \text{Order} = 4$$
वर्ग में 4 सममिति रेखाएँ तथा क्रम 4 की घूर्णन सममिति होती है।
समबाहु त्रिभुज सममिति मापदंड
$$\text{Lines} = 3, \quad \text{Angle} = 120^\circ, \quad \text{Order} = 3$$
समबाहु त्रिभुज में 3 सममिति रेखाएँ तथा 120° पर क्रम 3 की घूर्णन सममिति होती है।

अवधारणात्मक हल उदाहरण एवं अनुप्रयोग (Solved Examples)

उदाहरण 1
एक समबाहु त्रिभुज और एक आयत में सममिति रेखाओं की संख्या तथा घूर्णन सममिति का क्रम ज्ञात कीजिए।
विस्तृत समाधान / उत्तर:

(i) समबाहु त्रिभुज (Equilateral Triangle):
- सममिति रेखाओं की संख्या = 3 (तीनों शीर्षों से खींचे गए लंब)
- घूर्णन का कोण = $360^\circ / 3 = 120^\circ$
- घूर्णन सममिति का क्रम = 3

(ii) आयत (Rectangle):
- सममिति रेखाओं की संख्या = 2 (भुजाओं के लंब-समद्विभाजक; विकर्ण नहीं होते)
- घूर्णन का कोण = $180^\circ$
- घूर्णन सममिति का क्रम = $360^\circ / 180^\circ = \mathbf{2}$
उत्तर: समबाहु त्रिभुज: 3 रेखाएँ, क्रम 3; आयत: 2 रेखाएँ, क्रम 2।

उदाहरण 2
क्या किसी आकृति में $45^\circ$ के कोण पर घूर्णन सममिति हो सकती है? क्या $17^\circ$ पर हो सकती है? कारण दीजिए।
विस्तृत समाधान / उत्तर:
घूर्णन सममिति होने के लिए घूर्णन कोण का $360^\circ$ का पूर्ण विभाजक (Factor) होना अनिवार्य है ताकि क्रम एक पूर्ण संख्या हो:

(i) $45^\circ$ के लिए:
$$\text{क्रम} = \frac{360^\circ}{45^\circ} = 8 \quad (\text{पूर्ण संख्या})$$
अतः $45^\circ$ पर क्रम 8 की घूर्णन सममिति संभव है।

(ii) $17^\circ$ के लिए:
$$\frac{360^\circ}{17^\circ} = 21.176... \quad (\text{पूर्ण संख्या नहीं है})$$
चूँकि 17 से 360 पूर्णतया विभाजित नहीं होता, अतः $17^\circ$ पर घूर्णन सममिति संभव नहीं है।
उत्तर: $45^\circ$ पर हाँ (क्रम 8), $17^\circ$ पर नहीं।
उदाहरण 3
अंग्रेजी वर्णमाला के ऐसे दो अक्षरों के नाम लिखिए जिनमें केवल क्षैतिज रैखिक सममिति हो तथा दो ऐसे जिनमें घूर्णन सममिति हो।
विस्तृत समाधान / उत्तर:
(i) केवल क्षैतिज रैखिक सममिति वाले अक्षर:
अक्षर B और E (इन्हें बीच से क्षैतिज रेखा द्वारा दो समान भागों में बाँटा जा सकता है)।

(ii) घूर्णन सममिति वाले अक्षर (क्रम 2):
अक्षर S और Z (इन्हें $180^\circ$ घुमाने पर ये ठीक वैसे ही दिखते हैं, यद्यपि इनमें कोई रैखिक सममिति नहीं है)।
उत्तर: क्षैतिज सममिति: B, E; घूर्णन सममिति: S, Z।
उदाहरण 4
एक नियमित षड्भुज (Regular Hexagon) के लिए सममिति रेखाओं की संख्या, घूर्णन का केंद्र, घूर्णन का कोण और घूर्णन का क्रम लिखिए।
विस्तृत समाधान / उत्तर:

नियमित षड्भुज में 6 समान भुजाएं होती हैं ($n = 6$):
- सममिति रेखाओं की संख्या = $n = \mathbf{6}$
- घूर्णन का केंद्र = षड्भुज का ज्यामितीय केंद्र (विकर्णों का संगम)
- घूर्णन का कोण = $360^\circ / 6 = \mathbf{60^\circ}$
- घूर्णन सममिति का क्रम = $\mathbf{6}$
उत्तर: रेखाएँ = 6, कोण = $60^\circ$, क्रम = 6।

उदाहरण 5
एक ऐसी आकृति का उदाहरण दीजिए जिसमें रैखिक सममिति तो हो किंतु क्रम 1 से अधिक की घूर्णन सममिति न हो।
विस्तृत समाधान / उत्तर:

समद्विबाहु त्रिभुज (Isosceles Triangle):
- इसमें असमान भुजा के मध्य-बिंदु से शीर्ष को मिलाने वाली 1 रैखिक सममिति रेखा होती है।
- किंतु इसे घुमाने पर यह केवल $360^\circ$ के पूरे चक्कर पर ही मूल स्थिति में आता है, अतः इसमें क्रम 1 से अधिक की घूर्णन सममिति नहीं होती।
उत्तर: समद्विबाहु त्रिभुज या पतंग (Kite)।

सामान्य गलतियाँ एवं परीक्षक के जाल (Examiner Traps)

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

आयत के विकर्णों को सममिति रेखा मान लेना!

सही वैज्ञानिक तथ्य

आयत के विकर्ण के अनुदिश मोड़ने पर दोनों त्रिभुज एक-दूसरे को पूर्णतया नहीं ढकते (कोने बाहर निकल जाते हैं)। आयत में केवल 2 सममिति रेखाएं होती हैं जो भुजाओं के लंब-समद्विभाजक होती हैं। विकर्ण केवल वर्ग में सममिति रेखा होते हैं।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

घूर्णन के क्रम को कोण समझ लेना (जैसे क्रम = 90° लिख देना)!

सही वैज्ञानिक तथ्य

घूर्णन का कोण अंशों में होता है (जैसे 90°), जबकि घूर्णन का क्रम एक शुद्ध संख्या होती है (जैसे 360°/90° = 4)।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

अक्षर S और Z में रैखिक सममिति मान लेना!

सही वैज्ञानिक तथ्य

S और Z में कोई भी सममिति रेखा नहीं होती (मोड़ने पर भाग उल्टे हो जाते हैं)। इनमें केवल $180^\circ$ की घूर्णन सममिति (क्रम 2) होती है।

चित्रात्मक व्याख्या एवं मॉडल

सममिति के प्रकार: रैखिक सममिति एवं घूर्णन सममिति (Line & Rotational Symmetry) वर्ग की 4 सममिति रेखाएँ (Lines = 4) 2 मध्य-रेखाएँ + 2 विकर्ण = 4 रेखाएँ घूर्णन सममिति (Windmill: Order = 4) घूर्णन कोण = 90°, घूर्णन का क्रम = 4

अध्याय का सार संक्षेप एवं 10 मुख्य निष्कर्ष

मुख्य बिंदु 1
समतलीय आकृति को मोड़ने पर एक आधा भाग दूसरे को ढक ले, तो वह रेखा सममिति रेखा कहलाती है।
मुख्य बिंदु 2
किसी $n$ भुजाओं वाले नियमित बहुभुज में ठीक $n$ सममिति रेखाएँ होती हैं।
मुख्य बिंदु 3
समबाहु त्रिभुज में 3, वर्ग में 4 तथा नियमित षड्भुज में 6 सममिति रेखाएँ होती हैं।
मुख्य बिंदु 4
आयत में 2 सममिति रेखाएँ होती हैं; आयत के विकर्ण सममिति रेखा नहीं होते।
मुख्य बिंदु 5
वृत्त में उसके केंद्र से गुजरने वाले सभी व्यास अनंत सममिति रेखाएँ बनाते हैं।
मुख्य बिंदु 6
घूर्णन सममिति में $360^\circ$ के चक्र में आकृति एक से अधिक बार मूल जैसी दिखती है।
मुख्य बिंदु 7
घूर्णन का क्रम = $360^\circ / \text{घूर्णन का कोण}$ होता है।
मुख्य बिंदु 8
वर्ग में $90^\circ$ के कोण पर क्रम 4 की घूर्णन सममिति होती है।
मुख्य बिंदु 9
अंग्रेजी अक्षर H, I, O, X में रैखिक एवं घूर्णन दोनों सममितियाँ पाई जाती हैं।
मुख्य बिंदु 10
अक्षर S और Z में कोई रैखिक सममिति नहीं होती, किंतु क्रम 2 की घूर्णन सममिति होती है।

स्व-मूल्यांकन अभ्यास (Check Your Understanding)

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

1
समबाहु त्रिभुज में कितनी सममिति रेखाएँ होती हैं?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: 3
समबाहु त्रिभुज में तीनों शीर्षों से सम्मुख भुजाओं के मध्य-बिंदुओं को मिलाने वाली 3 रेखाएँ सममिति रेखाएँ हैं।
2
एक वृत्त की घूर्णन सममिति का क्रम क्या है?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: अनंत (Infinite)
वृत्त को अपने केंद्र के परितः किसी भी कोण पर घुमाने पर वह अपनी मूल स्थिति जैसा ही रहता है।
3
यदि किसी आकृति का घूर्णन कोण $60^\circ$ है, तो उसकी घूर्णन सममिति का क्रम क्या होगा?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: 6
क्रम = $360^\circ / 60^\circ = 6$।
4
क्या एक विषमबाहु त्रिभुज (Scalene Triangle) में कोई सममिति रेखा होती है?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: नहीं (0)
विषमबाहु त्रिभुज की तीनों भुजाएं और कोण असमान होते हैं, अतः इसमें कोई सममिति रेखा नहीं होती।
5
अंग्रेजी वर्णमाला के उस अक्षर का नाम बताइए जिसमें अनंत सममिति रेखाएं होती हैं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: O (यदि वृत्त माना जाए)
पूर्ण वृत्ताकार अक्षर O में अनंत सममिति रेखाएँ और अनंत घूर्णन क्रम होता है।
अध्याय का अध्ययन पूर्ण हुआ?
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