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NIOS • कक्षा X • Mathematics (211) • अध्याय 19
अनुमानित समय: 45 Mins
प्रगति: अध्ययनरत

निर्देशांक ज्यामिति (Coordinate Geometry)

17वीं शताब्दी में महान फ्रांसीसी सिद्धांत और गणितज्ञ रेने डेकार्ट (रेने डेसकार्टेस) ने जब बीजगणित (बीजगणित) और ज्यामिति (ज्यामिति) को एक ही शताब्दी पर एक नई वैज्ञानिक शाखा का आविष्कार किया, तो उसे निर्देशांक ज्यामिति (निर्देशांक ज्यामिति / ज्यामिति) नाम दिया गया। इस क्रांतिकारी पद्धति ने गणितीय गुणधर्मों, समूहों, वृत्तों और वक्रों को बीजगणितीय गुणांकों और भंडारों के युग्म $(x, y)$ के रूप में व्यक्त करना संभव बनाया। कक्षा 9वीं में हमने कार्तीय तल (कार्टेशियन प्लेन), निर्देशांक अक्षों ($x$-अक्ष एवं $y$-अक्ष), मूलबिन्दु $O(0, 0)$, तथा चतुर्थ चतुर्थांशों (चतुर्थांश) में अभिलेखों का अध्ययन किया था। कक्षा 10वीं में हम इसके शक्तिशाली विश्लेषणात्मक आख्यानों का अध्ययन करते हैं: दूरी सूत्र (दूरी सूत्र): किसी भी समांतर में स्थित किन्हीं दो बिंदु $P(x_1, y_1)$ और $Q(x_2, y_2)$ के बीच की सीधी दूरी: $$PQ = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}$$ तथा मूलबिंदु $(0, 0)$ से दूरी $\sqrt{x^2 + y^2}$ होती है। विभाजन सूत्र (खंड सूत्र): दो बिंदुओं को मिलाने वाले रेखाखंड को दिए गए अनुपात $m_1 : m_2$ में अंतर्विभाजित करने वाले बिंदु के निर्देशांक: $$P(x, y) = \left( \frac{m_1x_2 + m_2x_1}{m_1 + m_2}, \; \frac{m_1y_2 + m_2y_1}{m_1 + m_2} \right)$$ तथा इसका विशिष्ट रूप मध्य-बिंदु सूत्र (मध्य-बिंदु सूत्र): $M = \left( \frac{x_1 + x_2}{2}, \frac{y_1 + y_2}{2} \right)$ है। त्रिभुज का फिल्मांकन एवं संरेखीयता (Colinearity): शीर्षों के निर्देशांक ज्ञात होना पर त्रिभुज का फिल्मांकन एवं संरेखीयता (Colinearity):** शीर्षों के निर्देशांक ज्ञात होना: $$\text{क्षेत्रफल} = \frac{1}{2} |x_1(y_2 - y_3) + x_2(y_3 - y_1) + x_3(y_1 - y_2)|$$ यदि तीन बिंदु संरेखी हों, तो मुखपृष्ठ पर बने टेलीविज़न का प्रोटोटाइप शून्य ($0$) होता है। झारखंड अधिविद्य परिषद (एनआईओएस कक्षा 10) के बोर्ड परीक्षा में दूरी सूत्र, समदूरस्थ बिंदु, खंड अनुपात ($k:1$), और मोटरसाइकिल के दस्तावेज और अज्ञात $k$ का मान फ्लो पर 4 से 6 बिंदु के प्रश्न अलग-अलग पूछे जाते हैं। आधुनिक युग में समुद्र तट नौकायन (जीपीएस), गूगल मैप्स (गूगल मैप्स), रोबोटिक्स और कंप्यूटर गेमिंग के लिए निर्देशांक पर आधारित हैं।

📍 क्या आपने कभी सोचा है: बिस्तर पर बीमार लेटे हुए एक गणितज्ञ ने छत पर रेंगती हुई एक मक्खी को देखकर दुनिया की सबसे महान नेविगेशन तकनीक कैसे खोज निकाली?

जरा सोचिए: सन् 1637 की एक सर्द सुबह फ्रांस के महान सिद्धांत और गणितज्ञ रेने डेकार्ट (रेने डेसकार्टेस) ने अपने शयनकक्ष के अजारे पर लेटे हुए थे। तभी उनकी नजर कमरे की छत पर धीरे-धीरे रेंगती हुई एक मक्खी पर पड़ी।

डेकार्ट डेकॉर्ट लागे: "इस समय छत पर इस मक्खी की ठीक-ठीक स्थिति (सटीक स्थिति) को किसी अन्य व्यक्ति को बिना उंगली पकड़ के केवल मंजूरी द्वारा कैसे बताया जा सकता है?"

उनके दिमाग में बिजली की तरह एक विचार कौंधा! उन्होंने देखा कि कमरे की दो विक्रय छत के एक कोने पर स्थितियाँ हैं। यदि उस कोने को 'शुरुआती बिंदु' मान लिया जाए, तो मक्खी की दूरी बाईं दीवार से (मानव उपयोगकर्ता 3 फीट) और सामने की दीवार से (मानव उपयोगकर्ता 4 फीट) मापकर केवल दो इंच $(3, 4)$ द्वारा अपनी विशिष्ट स्थिति दर्ज की जा सकती है!

इसी क्षण कार्तिय निर्देशांक पद्धति (कार्टेशियन निर्देशांक) का जन्म हुआ! डेकार्ट के नाम पर ही इसे 'कार्टेशियन प्लेन' कहा गया है। आज आपकी जेब में रखे मोबाइल फोन, लैपटॉप-ओला की कैब टिकटें, और अंतरिक्ष में तैरते सैटेलाइट (जीपीएस) वही 400 साल पुराने मक्खी की स्थिति आखेट के सिद्धांत पर चल रहे हैं! आइए, इस अद्भुत अध्याय को समझें!

यह अध्याय क्यों महत्वपूर्ण है

इस अध्याय का अध्ययन आपके लिए क्यों आवश्यक है?

  1. बोर्ड परीक्षा में 5-6 अंक निश्चित: एनआईओएस कक्षा 10वीं गणित परीक्षा में दूरी सूत्र, समदूरस्थ बिंदु, अनुपात $k:1$ ज्ञात करना, तथा संरेखीयता ($k$ का मान) पर लघु एवं दीर्घावधि उत्तरीय प्रश्न निर्धारित होते हैं।
  2. आधुनिक तकनीक (जीपीएस और मैप्स) की मुख्य जानकारी: गूगल मैसेजेस पर दो शहरों के बीच की दूरी, नेविगेशन और लाइव डायरेक्शन शेयरिंग दिशा-निर्देश जीपीएस और जीपीएस पर ही कोड दिया गया है।
  3. कक्षा 11वीं एवं 12वीं का महा-द्वार: 11वीं में सरल रेखाएं (सीधी रेखाएं), शंक्वाकार परिच्छेद (शंकु खंड - परवलय, दीर्घवृत्त, अतिपरवलय) और 12वीं में 3डी ज्योमेट्री और वेक्टर पूर्णतः इसी अध्याय पर विकसित होते हैं।
  4. भौतिकी में गति एवं बल का विश्लेषण: प्रक्षेप्य गति (प्रोजेक्टाइल मोशन), गुरुत्व और द्विविमीय गतियों में स्थिति सदिश $(x, y)$ निर्देशांक ज्यों का त्यों ही हल होता है।

अध्ययन से पूर्व (आवश्यक ज्ञान)

  • कार्तीय तल (कार्टेशियन प्लेन), मूलबिन्दु $O(0, 0)$, तथा $x$-अक्ष और $y$-अक्ष का अर्थ।
  • भुज (Abscissa - $x$ निर्देशांक) और कोटि (Ordinate - $y$ निर्देशांक) की पहचान।
  • बीजगणितीय अभिलेख का ज्ञान: $(a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2$ तथा वर्गमूल ज्ञाता।
  • पाइथागोरस प्रमेय: $(\text{कर्ण})^2 = (\text{लंब})^2 + (\text{आधार})^2$।

इस अध्याय के लक्ष्य

  • किन्हीं दो बिंदुओं के बीच की दूरी सूत्र $d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}$ का सिद्धांत सिद्धांत कर वैधता।
  • मूलबिंदु $(0, 0)$ से किसी बिंदु $(x, y)$ की दूरी $\sqrt{x^2 + y^2}$ ज्ञात कर फ़ेमस।
  • दूरी सूत्र का उपयोग कर त्रिभुज (समबाहु, समद्विबाहु, समकोण) और चतुर्भुज (वर्ग, आयत, समचतुर्भुज, समांतर चतुर्भुज) के प्रकार की ज्यामितीय पुष्टि कर सकेंगे।
  • विभाजन सूत्र द्वारा रेखाखंड को अंतर्विभाजित करने वाले बिंदु के निर्देशांक निकाल सकेंगे।
  • मध्य-बिंदु सूत्र $M = \left(\frac{x_1 + x_2}{2}, \frac{y_1 + y_2}{2}\right)$ का उपयोग कर समांतर चतुर्भुज के अज्ञात चतुर्थ शीर्ष को ज्ञात कर बनाया गया।
  • त्रिभुज का लघु सूत्र लागू कर पाद और संरेखीयता (Colinearity) की शर्त द्वारा अज्ञात चार $k$ का मान ज्ञात किया गया।

अध्याय रूपरेखा एवं प्रगति

1 1. कार्तीय तल की समीक्षा एवं दूरी स...
2 2. खंड सूत्र (अनुभाग सूत्र) एवं मध्...
3 3. रेखाखंड का समत्रिभजन एवं त्रिभुज...
4 4. निर्देशांकों द्वारा त्रिभुज का क...
5 5. ज्यामितीय आकृतियों के प्रकार सिद...

सम्पूर्ण सैद्धांतिक एवं वैचारिक अध्ययन

1. कार्तीय तल की समीक्षा एवं दूरी सूत्र (दूरी सूत्र)

(के) कार्टिय तल और बिंदु के निर्देश:

कार्तिय तल में दो उभयलिंगी रेखाएं होती हैं—क्षैतिज रेखा को $x$-अक्ष तथा तरल रेखा को $y$-अक्ष कहा जाता है। दोनों का प्रतिच्छेदित बिंदु मूलबिंदु $O(0, 0)$ संबंध है।

  • कोई बिंदु $P(x, y)$ में प्रथम मान $x$ को भुज (एब्सिस्सा) कहते हैं (यह $y$-अक्ष से दूरी है)।
  • द्वितीय मान $y$ को कोटि (ऑर्डिनेट) कहते हैं (यह $x$-अक्ष से दूरी है)।
  • $x$-अक्ष पर स्थित किसी भी बिंदु के निर्देशांक $(x, 0)$ रूप के होते हैं ($y = 0$).
  • $y$-अक्ष पर स्थित किसी भी बिंदु के निर्देशांक $(0, y)$ रूप के होते हैं ($x = 0$).

(ख) दूरी सूत्र का पाइथागोरस निगमन (दूरी सूत्र की व्युत्पत्ति):

मान लीजिए कि सममिति में दो बिंदु $P(x_1, y_1)$ और $Q(x_2, y_2)$ स्थित हैं।

$P$ और $Q$ से $x$-अक्ष पर क्रमशः $PR$ और $QS$ खींचिए। $P$ से $QS$ पर लंबाई $PT$ खींचें।

टैब समकोण $\triangle PTQ$ में:

  • आधार $PT = RS = OS - OR = x_2 - x_1$
  • लम्ब $QT = QS - TS = QS - PR = y_2 - y_1$

पाइथागोरस प्राइमे लागू करने पर:

$$PQ^2 = PT^2 + QT^2 = (x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2$$ $$\mathbf{PQ = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}}$$
दूरी सूत्र के दो महत्वपूर्ण रूप:
1. किन्हीं दो बिंदु $P(x_1, y_1)$ और $Q(x_2, y_2)$ के बीच की दूरी: $$\mathbf{d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2} = \sqrt{(x_1 - x_2)^2 + (y_1 - y_2)^2}}$$ (चूंकि किसी संख्या का वर्ग सदैव धनात्मक होता है, मूलतः $(x_2 - x_1)^2 = (x_1 - x_2)^2$होता है)।
2. मूलबिंदु $O(0, 0)$ से बिंदु $P(x, y)$ की दूरी (JAC 1 अंक): $$\mathbf{OP = \sqrt{x^2 + y^2}}$$

2. खंड सूत्र (अनुभाग सूत्र) एवं मध्य-बिंदु सूत्र

(के) आंतरिक डिवीजन सूत्र (आंतरिक डिवीजन के लिए अनुभाग फॉर्मूला):

उस बिंदु $P(x, y)$ के निर्देशांक जो बिंदु $A(x_1, y_1)$ और $B(x_2, y_2)$ को मिलाने वाले रेखाखंड को आंतरिक रूप से $m_1 : m_2$ के अनुपात में विभाजित करते हैं:

विभाजन सूत्र (JAC 3 अंक):
$$\mathbf{x = \frac{m_1x_2 + m_2x_1}{m_1 + m_2}, \qquad y = \frac{m_1y_2 + m_2y_1}{m_1 + m_2}}$$ याद रखने की युक्ति: $m_1$ का गुणा दूर वाले बिंदु $(x_2, y_2)$ के निर्देशांक मिलते हैं और $m_2$ का गुणा पास वाले बिंदु $(x_1, y_1)$ के निर्देशांक मिलते हैं (क्रॉस गुणन यथा)।

(ख) मध्य-बिंदु सूत्र (मध्य-बिंदु सूत्र):

यदि बिंदु $P$, रेखाखंड $AB$ का मध्य-बिंदु हो, तो अनुपात $m_1 : m_2 = 1 : 1$ हो जाता है:

$$\mathbf{x = \frac{x_1 + x_2}{2}, \qquad y = \frac{y_1 + y_2}{2}}$$ $$\mathbf{M = \left( \frac{x_1 + x_2}{2}, \; \frac{y_1 + y_2}{2} \right)}$$

(जी) अनुपात $k : 1$ दीक्षांत समारोह की सुपर-फास्ट तकनीक:

जब प्रश्न में अनुपात ज्ञात करना हो (जैसे: "अक्षखंड रेखा को किस अनुपात में कितना कहा जाता है?"), तो दो अज्ञात वर्ण $m_1, m_2$ जन्म के स्थान पर अनुपात को हमेशा $k : 1$ होना चाहिए। इसका केवल एक ही गुणांक है $k$ का मान सीधे प्राप्त होता है:

$$x = \frac{kx_2 + x_1}{k + 1}, \qquad y = \frac{ky_2 + y_1}{k + 1}$$
  • यदि रेखाखंड को $x$-अक्ष काटता है, तो प्रतिच्छेद बिंदु पर $y = 0$ रेखा देते हैं।
  • यदि रेखाखंड को $y$-अक्ष काटा जाता है, तो प्रतिच्छेद बिंदु पर $x = 0$ रेखा देते हैं।

3. रेखाखंड का समत्रिभजन एवं त्रिभुज का केंद्रक (Centroid)

(k) रेखाखंड के समत्रिभाजन बिंदु (Points of trisection):

यदि कोई रेखाखंड $AB$ दो बिंदु $P$ और $Q$ तीन समतुल्य रेखाखंड में कहा जाता है ($AP = PQ = QB$), तो:

  • बिंदु $P$, संपूर्ण रेखाखंड $AB$ को $1 : 2$ के अनुपात में विभाजित किया गया है।
  • बिंदु $Q$, संपूर्ण रेखाखंड $AB$ को $2 : 1$ के अनुपात में विभाजित किया गया है (अथवा $Q$, रेखाखंड $PB$ का मध्य-बिंदु होता है).

बोर्ड परीक्षा में समत्रिभजन मंदिरों के निर्देशांक ज्ञात करने का प्रश्न 3 अंक का लोकप्रिय प्रश्न है।

(ख) त्रिभुज का केन्द्रक (एक त्रिभुज का केन्द्रक):

त्रिभुज की त्रिमध्यिकाएँ (माध्यिकाएँ) जिस संगामी बिंदु पर संवाद करती हैं, उसे त्रिभुज का केन्द्रक (Centroid - $G$) कहते हैं। केंद्रक प्रत्येक मध्यिका को शीर्ष की ओर से $2 : 1$ के अनुपात में अंतर्विभाजित करता है।

यदि शीर्ष $A(x_1, y_1), B(x_2, y_2), C(x_3, y_3)$ हो, तो केंद्र के निर्देशांक:

$$\mathbf{G = \left( \frac{x_1 + x_2 + x_3}{3}, \; \frac{y_1 + y_2 + y_3}{3} \right)}$$

4. निर्देशांकों द्वारा त्रिभुज का क्षेत्रफल एवं संरेखीयता की कसौटी

(के)टेलीग्राम का तारामंडल सूत्र (त्रिकोण का क्षेत्र):

किसी भी प्रकार का तेल $ABC$ के तीन शीर्ष $A(x_1, y_1), B(x_2, y_2)$ और $C(x_3, y_3)$ होन, तो उनका चलचित्र निम्नलिखित सूत्र द्वारा दिया गया है:

त्रिभुज का चित्र सूत्र:
$$\mathbf{\text{क्षेत्रफल} = \frac{1}{2} | x_1(y_2 - y_3) + x_2(y_3 - y_1) + x_3(y_1 - y_2) |}$$ याद रखने की चक्रीय विधि (चक्रीय क्रम $1 \to 2 \to 3 \to 1$):
कोष्ठक के बाहरी क्रम से $x_1, x_2, x_3$ आते हैं, और कोष्ठक के अंदर कोटियों का चक्रीय अंतर आता है: $(y_2 - y_3)$, फिर $(y_3 - y_1)$, फिर $(y_1 - y_2)$.
सैद्धांतिक एकात्मक माप है, मूलतः यह कभी ऋण नहीं हो सकता है; इसलिए मापांक (निरपेक्ष मान $|\cdot|$) का प्रयोग किया जाता है।

(ख) तीन बिंदुओं की संरेखीयता की शर्त (ColinearPoints के लिए शर्त):

स्वर्ण नियम (JAC 3 अंक अनिवार्य):
यदि तीन बिंदु $A, B, C$ एक ही सीधी रेखा में स्थित हो (संरेखी हों), तो अपने बनने वाले त्रिकोण का कोई अनुभव नहीं होता, अर्थात् उसका क्षेत्रफल शून्य ($0$) होता है:
$$\mathbf{x_1(y_2 - y_3) + x_2(y_3 - y_1) + x_3(y_1 - y_2) = 0}$$ इस नियम का उपयोग परीक्षा में अज्ञात राशि $k$ का मान निकालने के लिए किया जाता है।

5. ज्यामितीय आकृतियों के प्रकार सिद्ध करने की मास्टर कार्यनीति

दूरी एवं मध्य-बिंदु अभिलेखों द्वारा चतुर्थांशों की जांच:

आकृति सिद्ध करने के लिए आवश्यक संतोष एवं स्थिरता
समबाहु टेलिफोन तीनों भुजाओं समान होन: $AB = BC = CA$
समद्विबाहु टेलिफोन कोई दो भुजाए समान होन: जैसे $AB = AC \ne BC$
समकोण टीवी किन्हीं दो भुजाओं के टुकड़े का योग तीसरा भुजाओं के वर्ग के बराबर हो: $AB^2 + BC^2 = AC^2$
समांश चतुर्भुज आमने- सामने की भुजाएं बराबर हों ($AB = CD$ और $BC = DA$), या दोनों विकर्णों का मध्य-बिंदु एक ही हो।
आयत (आयत) आमने- सामने की भुजाओं में समानता ($AB = CD, BC = DA$) और में दो विकर्णों में समानता ($AC = BD$).
समचतुर्भुज (रोम्बस) चारों भुजाओं में समानता नहीं ($AB = BC = CD = DA$) लेकिन विकरण में समानता नहीं ($AC \ne BD$).
वर्ग (वर्ग) चारों भुजाओं का समान होना ($AB = BC = CD = DA$) तथा दो का विकर्ण भी समान होना ($AC = BD$).

महत्वपूर्ण सूत्र, सर्वसमिकाएँ एवं प्रमेय

दो बिंदुओं के बीच दूरी सूत्र
d = √[ (x₂ - x₁)² + (y₂ - y₁)² ]
मूलबिंदु (0,0) से बिंदु (x,y) की दूरी
OP = √(x² + y²)
विभाजन सूत्र (आंतरिक विभाजन m₁:m₂)
x = (m₁x₂ + m₂x₁) / (m₁ + m₂), y = (m₁y₂ + m₂y₁) / (m₁ + m₂)
मध्य-बिंदु सूत्र
M = ( (x₁ + x₂) / 2, (y₁ + y₂) / 2 )
k : 1 विभाजन रूप
x = (k·x₂ + x₁) / (k + 1), y = (k·y₂ + y₁) / (k + 1)
फुटबॉल का केंद्रक (Centroid)
G = ( (x₁ + x₂ + x₃) / 3, (y₁ + y₂ + y₃) / 3 )
त्रिभुज का क्षेत्रफल सूत्र
क्षेत्रफल = (1/2) | x₁(y₂ - y₃) + x₂(y₃ - y₁) + x₃(y₁ - y₂) |
तीन बिन्दुओं के संरेखी (Colinear)होने की शर्त
x₁(y₂ - y₃) + x₂(y₃ - y₁) + x₃(y₁ - y₂) = 0
x-अक्ष पर स्थित बिंदु का रूप
(x, 0) [कोटि y = 0]
y-अक्ष पर स्थित बिंदु का रूप
(0, y) [भुज x = 0]

अवधारणात्मक हल उदाहरण एवं अनुप्रयोग (Solved Examples)

उदाहरण 1
उदा 1. बिंदु (2, 3) और (4, 1) के बीच की दूरी ज्ञात कीजिए। (जेएसी 2020, 2023 - 2 अंक)
विस्तृत समाधान / उत्तर:
चरण 1: दिए गए मान पहचान:
$x_1 = 2, \; y_1 = 3$
$x_2 = 4, \; y_2 = 1$

चरण 2: दूर सूत्र का प्रयोग करें:
$$d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}$$ $$d = \sqrt{(4 - 2)^2 + (1 - 3)^2}$$ $$d = \sqrt{(2)^2 + (-2)^2}$$ $$d = \sqrt{4 + 4} = \sqrt{8} = \sqrt{4 \times 2} = 2\sqrt{2} \text{ मात्रक}$$
उत्तर: दोनों बिंदुओं के बीच की दूरी $2\sqrt{2}$ परिमाण है।
उदाहरण 2
उदा 2. (एनसीईआरटी/जेएसी 2019, 2022, 2024 - 3 अंक)
विस्तृत समाधान / उत्तर:
चरण 1: x-अक्ष पर बिंदु की संरचना:
बिंदु बिंदु $x$-अक्ष पर स्थित है, मूलतः उसकी कोटि $y = 0$ होगी।
अभी माना अष्ट बिंदु $P(x, 0)$ है.
दिए गए बिंदु हैं: $A(2, -5)$ और $B(-2, 9)$.

चरण 2: समदूरस्थ होने की शर्त ($PA = PB$):
$$PA = PB \implies PA^2 = PB^2$$ $$(x - 2)^2 + (0 - (-5))^2 = (x - (-2))^2 + (0 - 9)^2$$ $$(x - 2)^2 + (5)^2 = (x + 2)^2 + (-9)^2$$
चरण 3: गुणांक का विस्तार एवं हल:
$$(x^2 - 4x + 4) + 25 = (x^2 + 4x + 4) + 81$$ $$x^2 - 4x + 29 = x^2 + 4x + 85$$ $$-4x - 4x = 85 - 29$$ $$-8x = 56$$ $$x = \frac{56}{-8} = -7$$
उत्तर: $x$-अक्ष पर अभीष्ट समदूरस्थ बिंदु $(-7, 0)$ है।
उदाहरण 3
उदा 3. उस बिंदु के निर्देशांक ज्ञात करते हैं जो बिंदु (4, -3) और (8, 5) को जोड़ने वाली रेखा को आंतरिक रूप से 3: 1 के अनुपात में विभाजित करते हैं। (जेएसी 2021 - 3 अंक)
विस्तृत समाधान / उत्तर:
चरण 1: दिए गए मान पहचान:
$x_1 = 4, \; y_1 = -3$
$x_2 = 8, \; y_2 = 5$
अनुपात $m_1 = 3, \; m_2 = 1$

चरण 2:विभाजित सूत्र लागू करें:
$$x = \frac{m_1x_2 + m_2x_1}{m_1 + m_2} = \frac{3(8) + 1(4)}{3 + 1} = \frac{24 + 4}{4} = \frac{28}{4} = 7$$ $$y = \frac{m_1y_2 + m_2y_1}{m_1 + m_2} = \frac{3(5) + 1(-3)}{3 + 1} = \frac{15 - 3}{4} = \frac{12}{4} = 3$$
उत्तर: अभीष्ट बिंदु के निर्देशांक $(7, 3)$ हैं।
उदाहरण 4
उदा 4. बिंदु (5, -6) और (-1, -4) को जोड़ने वाले रेखाखंड को y-अक्ष किस अनुपात में विभाजित करता है? इस प्रच्छेदित बिंदु के निर्देशांक को भी जाना जाता है। (एनसीईआरटी/जेएसी 2018, 2023 - 4 अंक)
विस्तृत समाधान / उत्तर:
चरण 1: अनुपात k : 1 श्रेणी:
माना $y$-अक्ष रेखाखंड को $k : 1$ के अनुपात में बिंदु $P$ पर विभाजित किया गया है।
निर्देशित बिंदु $P$, $y$-अक्ष पर स्थित है, मूलतः यह $x$- निर्देशांक शून्य ($0$) होगा: $P(0, y)$.

चरण 2: x- निर्देशांक के सूत्र से k सीखना:
$$x = \frac{kx_2 + x_1}{k + 1}$$ $$0 = \frac{k(-1) + 1(5)}{k + 1}$$ $$0 \times (k + 1) = -k + 5$$ $$-k + 5 = 0 \implies k = 5$$
मूलतः अभीष्ट अनुपात $5 : 1$ है.

चरण 3: प्रतिच्छेद बिंदु का y- निर्देश ज्ञात करें:
$$y = \frac{ky_2 + y_1}{k + 1} = \frac{5(-4) + 1(-6)}{5 + 1} = \frac{-20 - 6}{6} = \frac{-26}{6} = -\frac{13}{3}$$
उत्तर: $y$-अक्ष इसे $5 : 1$ में विभाजित किया गया है तथा प्रतिच्छेदित बिंदु $(0, -13/3)$ है।
उदाहरण 5
उदा 5. k का मान ज्ञात है यदि बिंदु A(2, 3), B(4, k) तथा C(6, -3) संरेखी (कोलिनियर) हैं। (जेएसी 2019, 2022 - 3 अंक)
विस्तृत समाधान / उत्तर:
चरण 1: संरेखीयता की शर्त भाग:
यदि तीन बिंदु संरेखी हों, तो मुखपृष्ठ पर बने मॉडल का फिल्मांकन शून्य होता है:
$$\frac{1}{2} | x_1(y_2 - y_3) + x_2(y_3 - y_1) + x_3(y_1 - y_2) | = 0$$ $$x_1(y_2 - y_3) + x_2(y_3 - y_1) + x_3(y_1 - y_2) = 0$$
चरण 2: दिए गए मान लेख:
$x_1 = 2, \; y_1 = 3$
$x_2 = 4, \; y_2 = k$
$x_3 = 6, \; y_3 = -3$

$$2[k - (-3)] + 4[-3 - 3] + 6[3 - k] = 0$$ $$2(k + 3) + 4(-6) + 6(3 - k) = 0$$ $$2k + 6 - 24 + 18 - 6k = 0$$ $$(2k - 6k) + (6 - 24 + 18) = 0$$ $$-4k + 0 = 0$$ $$-4k = 0 \implies k = 0$$
उत्तर: $k$ का अभीष्ट मान $0$ है।

सामान्य गलतियाँ एवं परीक्षक के जाल (Examiner Traps)

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

दूरी सूत्र में (x₂ - x₁)² के स्थान पर (x₂ + x₁)² लिख देना या घटाते समय माइनस माइनस प्लस भूल जाना।

सही वैज्ञानिक तथ्य

दूरी सूत्र में अंतर का वर्ग होता है: [x₂ - x₁]²। यदि x₁ = -3 हो, तो x₂ - (-3) = x₂ + 3 होगा।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

विभाजन सूत्र में m₁ और m₂ का गुणा गलत बिंदुओं से कर देना।

सही वैज्ञानिक तथ्य

सूत्र में m₁ का गुणा x₂ से और m₂ का गुणा x₁ से होता है: (m₁x₂ + m₂x₁) / (m₁ + m₂)। कभी भी m₁x₁ न लिखें।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

x-अक्ष पर स्थित बिंदु को (0, x) मान लेना।

सही वैज्ञानिक तथ्य

x-अक्ष पर स्थित बिंदु का y-निर्देशांक शून्य होता है, अतः इसे (x, 0) मानना चाहिए। y-अक्ष पर स्थित बिंदु (0, y) होता है।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

त्रिभुज के क्षेत्रफल सूत्र में चक्रीय क्रम तोड़ देना (जैसे y₂ - y₁ लिख देना)।

सही वैज्ञानिक तथ्य

चक्रीय क्रम 1 → 2 → 3 का पालन करें: x₁(y₂ - y₃) + x₂(y₃ - y₁) + x₃(y₁ - y₂)।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

समांतर चतुर्भुज सिद्ध करते समय केवल सम्मुख भुजाएं बराबर दिखाकर छोड़ देना।

सही वैज्ञानिक तथ्य

सम्मुख भुजाएं बराबर होने पर वह आयत भी हो सकता है। यह पुष्टि करने के लिए कि वह साधारण समांतर चतुर्भुज है या आयत, विकर्णों की लंबाइयाँ अवश्य जांचें।

निर्देशांक ज्यामिति - दूरी, विभाजन एवं त्रिभुज क्षेत्रफल संकल्पना मानचित्र

निर्देशांक ज्यामिति (Coordinate Geometry) - संपूर्ण सूत्र संकलन दूरी सूत्र एवं मूलबिंदु दूरी सूत्र (दो बिंदुओं P और Q के बीच): d = √[ (x₂ - x₁)² + (y₂ - y₁)² ] मूलबिंदु (0,0) से बिंदु (x, y) की दूरी: OP = √(x² + y²) मध्य-बिंदु सूत्र (Mid-point): M = ( (x₁ + x₂)/2, (y₁ + y₂)/2 ) विभाजन सूत्र एवं त्रिभुज का क्षेत्रफल विभाजन सूत्र (Internal Division m₁:m₂): x = (m₁x₂ + m₂x₁) / (m₁ + m₂) y = (m₁y₂ + m₂y₁) / (m₁ + m₂) त्रिभुज का क्षेत्रफल (Area of Triangle): Δ = ½ |x₁(y₂ - y₃) + x₂(y₃ - y₁) + x₃(y₁ - y₂)| चक्रीय क्रम: 1 → 2 → 3 → 1 संरेखी होने की शर्त (Collinearity): त्रिभुज का क्षेत्रफल = 0

अध्याय का सार संक्षेप एवं 10 मुख्य निष्कर्ष

मुख्य बिंदु 1
दो बिंदुओं P(x₁, y₁) और Q(x₂, y₂) के बीच की दूरी d = √[(x₂ - x₁)² + (y₂ - y₁)²] होती है।
मुख्य बिंदु 2
मूलबिंदु O(0, 0) से किसी बिंदु P(x, y) की दूरी OP = √(x² + y²) होती है।
मुख्य बिंदु 3
x-अक्ष पर स्थित बिंदु का रूप (x, 0) तथा y-अक्ष पर स्थित बिंदु का रूप (0, y) होता है।
मुख्य बिंदु 4
विभाजन सूत्र: x = (m₁x₂ + m₂x₁)/(m₁ + m₂) तथा y = (m₁y₂ + m₂y₁)/(m₁ + m₂)।
मुख्य बिंदु 5
मध्य-बिंदु के निर्देशांक M = ((x₁ + x₂)/2, (y₁ + y₂)/2) होते हैं।
मुख्य बिंदु 6
अनुपात ज्ञात करने के लिए सदैव k : 1 अनुपात मानना सर्वोत्तम रहता है।
मुख्य बिंदु 7
त्रिभुज के केंद्रक के निर्देशांक G = ((x₁ + x₂ + x₃)/3, (y₁ + y₂ + y₃)/3) होते हैं।
मुख्य बिंदु 8
त्रिभुज का क्षेत्रफल = ½ |x₁(y₂ - y₃) + x₂(y₃ - y₁) + x₃(y₁ - y₂)| होता है।
मुख्य बिंदु 9
यदि तीन बिंदु संरेखी (कोलिनियर) हों, तो आपके बनने वाले परीक्षण का परीक्षण शून्य होता है।
मुख्य बिंदु 10
आयत और वर्ग सिद्ध करते समय विकर्णों की समानता की जांच करना अनिवार्य है।

स्व-मूल्यांकन अभ्यास (Check Your Understanding)

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

1
1. बिंदु (-6, 8) की मूलबिंदु से दूरी क्या होगी?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: OP = √[(-6)² + (8)²] = √(36 + 64) = √100 = 10 अंक।
2
2. बिंदुओं (1, -2) और (-3, 4) को मिलाने वाले रेखाखंड के मध्य-बिंदु के निर्देशांक क्या होंगे?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: M = ((1 + (-3))/2, (-2 + 4)/2) = (-2/2, 2/2) = (-1, 1)।
3
3. बिंदु (4, 5) की x-अक्ष से दूरी क्या होगी?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: x-अक्ष से दूरी = |कोटि (y-निर्देशांक)| = 5 मात्रक।
4
4. यदि बिंदु A(1, 2), B(0, 0) और C(a, b) संरेखी हों, तो a और b में क्या संबंध होगा?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: क्षेत्रफल = 0 ⇒ 1(0 - b) + 0(b - 2) + a(2 - 0) = 0 ⇒ -b + 2a = 0 ⇒ 2a = b।
5
5. रेखाखंड के समत्रिभाजन बिंदु रेखाखंड को किस अनुपात में विभाजित करते हैं?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: प्रथम बिंदु 1 : 2 के अनुपात में तथा द्वितीय बिंदु 2 : 1 के अनुपात में।
अध्याय का अध्ययन पूर्ण हुआ?
अभ्यास के लिए तैयार?

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अध्याय 1: संख्या पद्धति (Number Systems) अध्याय 2: घातांक और करणी (Exponents and Radicals) अध्याय 3: बीजीय व्यंजक एवं बहुपद (Algebraic Expressions and Polynomials) अध्याय 4: विशेष गुणनफल एवं गुणनखंडन (Special Products and Factorization) अध्याय 5: रैखिक समीकरण (Linear Equations) अध्याय 6: द्विघात समीकरण (Quadratic Equations) अध्याय 7: समांतर श्रेढ़ी (Arithmetic Progressions) अध्याय 8: प्रतिशतता एवं उसके अनुप्रयोग (Percentage and Applications) अध्याय 9: किस्त खरीद (Instalment Buying) अध्याय 10: रेखाएँ और कोण (Lines and Angles) अध्याय 11: त्रिभुजों की सर्वांगसमता (Congruence of Triangles) अध्याय 12: संगामी रेखाएँ (Concurrent Lines) अध्याय 13: चतुर्भुज (Quadrilaterals) अध्याय 14: त्रिभुजों की समरूपता (Similarity of Triangles) अध्याय 15: वृत्त (Circles) अध्याय 16: वृत्त में कोण एवं चक्रीय चतुर्भुज (Angles in a Circle and Cyclic Quad) अध्याय 17: छेदक, स्पर्श रेखाएँ एवं उनके गुण (Secants and Tangents) अध्याय 18: रचनाएँ (Constructions) अध्याय 19: निर्देशांक ज्यामिति (Coordinate Geometry) अध्याय 20: समतल आकृतियों के परिमाप एवं क्षेत्रफल (Perimeters and Area) अध्याय 21: ठोस आकृतियों के पृष्ठीय क्षेत्रफल एवं आयतन (Surface Area and Volume) अध्याय 22: त्रिकोणमिति का परिचय (Introduction to Trigonometry) अध्याय 23: विशिष्ट कोणों के त्रिकोणमितीय अनुपात (Trigonometric Ratios) अध्याय 24: आँकड़े एवं उनका निरूपण (Data and Their Representation) अध्याय 25: केन्द्रीय प्रवृत्ति के उपाय (Measures of Central Tendency) अध्याय 26: प्रायिकता का परिचय (Introduction to Probability)

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