आप किसी फ़ोटो को छोटा-बड़ा करते हैं तो आकार वही रहता है, बस हर लंबाई एक ही संख्या से गुणा हो जाती है। ज्यामिति में इसे समरूपता कहते हैं। दो त्रिभुज समरूप हों तो उनके कोण बराबर होते हैं और संगत (मेल खाती) भुजाओं का अनुपात हर जगह एक-सा रहता है। परीक्षा के लगभग हर प्रश्न में, जहाँ किसी रेखा के अनुपात, ऊँचाई, परछाईं या क्षेत्रफल की बात हो, पर्दे के पीछे यही विचार चलता है।
इस अध्याय में पहले समरूपता की पहचान सीखेंगे, फिर समानांतर रेखाओं, कर्ण पर लंब, समलंब चतुर्भुज, अनुपात-शृंखला और तितली वाले प्रश्न, और अंत में क्षेत्रफल का वर्ग-नियम। त्रिभुजों के बिना-समरूपता वाले क्षेत्रफल-अनुपात (एक ही ऊँचाई, मध्य-बिंदु, समांतर चतुर्भुज) अगले अध्याय “त्रिभुज के क्षेत्रफल अनुपात” में हैं।
| चित्र में क्या दिखे | कौन-सी विधि |
|---|---|
| दो कोण बराबर / “सिद्ध करें कि समरूप” | समरूपता की पहचान, भुजाओं का मिलान |
| या तीन समांतर रेखाएँ | थेल्स प्रमेय |
| समकोण त्रिभुज में कर्ण पर लंब | कर्ण पर लंब |
| समलंब चतुर्भुज में समांतर रेखा | समलंब चतुर्भुज |
| कई रेखाएँ एक-दूसरे को काटती हों, अनुपात पूछा हो | समानांतर रेखा खींचना |
| दो खंभे/सीढ़ियाँ आर-पार, तितली का आकार | तितली और क्रॉस सीढ़ियाँ |
| परछाईं, खंभा, लैंप, दर्पण | परछाईं वाले प्रश्न |
| या का मान दिया है | त्रिकोणमिति से समरूपता |
| क्षेत्रफल का अनुपात और समरूप त्रिभुज | क्षेत्रफल का वर्ग-नियम |
हर विधि का क्रम एक-सा है: विचार, सूत्र, पहचान, कदम, हल किए उदाहरण, फिर स्वयं करने के प्रश्न (हल तभी खोलिए जब खुद कोशिश कर लें)। चित्र अपने-आप चलते हैं: रेखाएँ खिंचती हैं, कोण एक-एक करके उभरते हैं, इसी क्रम में तर्क समझिए।
समरूपता की बुनियाद
समरूप त्रिभुज किसे कहते हैं, कौन-सी राशियाँ एक ही अनुपात में बढ़ती हैं और संगत भुजाएँ कैसे मिलाएँ।
समरूपता: एक आकार, एक गुणक
दो कोण बराबर हों तो त्रिभुज समरूप; तब हर लंबाई एक ही गुणक से बदलती है।
विचार
दो त्रिभुज समरूप () हैं यदि उनके तीनों कोण बराबर हैं। तब वे एक ही आकार के होते हैं, बस एक छोटा-बड़ा। असली सुविधा यह है कि तीनों कोण जाँचने की ज़रूरत नहीं: दो कोण बराबर हों तो तीसरा अपने-आप बराबर ( में से घटाकर)। इसे AA कसौटी (कोण-कोण) कहते हैं।
जो भुजाएँ बराबर कोणों के सामने हों वे संगत कहलाती हैं। यहाँ कोण के सामने है और कोण के सामने; इसलिए ये दोनों संगत हैं। गुणक (अनुपात) वही रहता है:
- गुणक (समानुपात स्थिरांक); यहाँ
- पहले त्रिभुज की भुजाएँ
- दूसरे त्रिभुज की संगत भुजाएँ
और भी कई चीज़ें इसी से बदलती हैं, यह परीक्षा का पसंदीदा विषय है:
| राशि | अनुपात | याद रखें |
|---|---|---|
| भुजाएँ, परिमाप | जोड़ भी वही गुणक | |
| माध्यिका, शीर्षलंब, समद्विभाजक | संगत वाली ही मिलाएँ | |
| अंतःत्रिज्या, परित्रिज्या | हर लंबाई | |
| कोण | 1 | बिल्कुल नहीं बदलते |
| क्षेत्रफल | वर्ग-नियम (इसी अध्याय में आगे) |
यहाँ: = गुणक; “लंबाई” में कोई भी सीधी माप आती है (भुजा, रेखा, त्रिज्या)।
कदम
- बराबर कोण चुनिए (समांतर रेखा, समकोण, साझा कोण, शीर्षाभिमुख कोण) और उन पर एक जैसे चाप लगाइए।
- दो कोण मिले तो त्रिभुज समरूप। समरूपता का कथन उसी क्रम में लिखिए जिस क्रम में कोण मिले: ।
- संगत भुजाओं का अनुपात-शृंखला लिखिए: ।
- उसमें से केवल वे दो अनुपात लीजिए जिनमें अज्ञात और दी हुई संख्याएँ हैं, और आड़ा गुणा कीजिए।
- 1 के अक्षर क्रम से । इसलिए का संगत है, का और का ।
- 2गुणक निकालने के लिए वह जोड़ी लीजिए जिसकी दोनों संख्याएँ दी हैं: ।
- 3 सेमी।
- 4 सेमी।
- 1परिमाप भी एक लंबाई-योग है, इसलिए परिमापों का अनुपात ही गुणक है: ।
- 2माध्यिका भी एक लंबाई है और से । इसलिए ।
- 3 सेमी।
- 1परिमाप भी में हैं। छोटा , बड़ा मानिए।
- 2अंतर , इसलिए ।
- 3परिमाप: सेमी और सेमी।
- 4शीर्षलंब भी में: छोटे का सेमी।
- 1तीसरे कोण निकालिए: और ।
- 2कोण मिलाइए: , , । इसलिए (AA)।
- 3संगत भुजा = बराबर कोण के सामने: के सामने है और के सामने । गुणक ।
- 4 के सामने और हैं: सेमी।
- 5 के सामने और हैं: सेमी।
स्वयं कीजिए
संगत भुजाएँ कैसे मिलाएँ
AA, SAS, SSS और बराबर-कोण (प्रति-समांतर) रूप से समरूपता पहचानना और भुजाएँ सही मिलाना।
विचार
जटिल चित्र में दोनों समरूप त्रिभुज एक-दूसरे के भीतर घुसे होते हैं, इसलिए भुजाएँ मिलाने में गलती होती है। इलाज एक ही है: दोनों त्रिभुजों को अलग-अलग, एक ही दिशा में फिर से बनाइए। तब बराबर कोण एक ही जगह दिखते हैं और संगत भुजाएँ अपने-आप मिल जाती हैं।
समरूपता की तीन कसौटियाँ हैं (कोई एक काफ़ी है):
| कसौटी | क्या जाँचना है | कब काम आती है |
|---|---|---|
| AA | दो कोण बराबर | समांतर रेखाएँ, समकोण, साझा कोण |
| SAS | एक कोण बराबर और उसे घेरने वाली दोनों भुजाओं का अनुपात बराबर | कोण साझा हो पर रेखा समांतर न हो |
| SSS | तीनों भुजाओं के अनुपात बराबर | केवल लंबाइयाँ दी हों |
यहाँ: AA = angle-angle (कोण-कोण); SAS = side-angle-side (भुजा-कोण-भुजा, कोण दोनों भुजाओं के बीच); SSS = side-side-side (तीनों भुजाएँ)।
एक बहुत काम का रूप: बराबर कोण (प्रति-समांतर)
में भुजा पर और भुजा पर इस तरह हों कि (समांतर नहीं, उलटे पड़े कोण)। तब , क्योंकि कोण साझा है और एक जोड़ी कोण बराबर है। ध्यान दीजिए: का कोण से मिला, और का कोण से।
- छोटे त्रिभुज की भुजाएँ
- बड़े त्रिभुज की संगत भुजाएँ
- उनकी तीसरी जोड़ी
गुणनफल याद रखने की चाल: , यानी जो दो भुजाएँ एक ही रेखा पर हैं ( और दोनों रेखा पर) उनका गुणनफल दूसरी रेखा के दो खंडों के गुणनफल के बराबर।
इसी का एक और रूप: ( भुजा पर)। तब (कोण साझा) और ।
कदम
- जो कोण बराबर बताए गए हैं उन पर चाप लगाइए; साझा कोण पर भी।
- दोनों त्रिभुज अलग-अलग बनाइए: साझा कोण वाला शीर्ष एक ही जगह।
- कोणों के क्रम से संगति लिखिए () और अनुपात-शृंखला।
- दो अनुपात चुनकर आड़ा गुणा कीजिए।
- 1कोण दोनों त्रिभुजों और में साझा है और । AA से ()।
- 2संगत भुजाएँ: और । अनुपात ।
- 3मान रखिए: , इसलिए सेमी।
- 4 सेमी।
- 1 और में कोण साझा है और । इसलिए ()।
- 2संगत भुजाएँ: और । इसलिए ।
- 3आड़ा गुणा: ()।
- 4 सेमी।
- 1कोण को घेरने वाली भुजाएँ हैं और को घेरने वाली । अनुपात जाँचिए: और ।
- 2दोनों बराबर हैं और बीच का कोण बराबर है, इसलिए SAS से और गुणक ।
- 3तीसरी जोड़ी: सेमी।
- 1SSS जाँचने के लिए हर त्रिभुज की भुजाएँ छोटी से बड़ी क्रम में रखिए और सबसे छोटी से भाग दीजिए।
- 2तीनों भुजाओं का अनुपात सरल रूप में लिखिए: : ; : ; : , जो नहीं है।
- 3 और के अनुपात बराबर (), इसलिए ; इनमें से किसी के समरूप नहीं।
स्वयं कीजिए
समानांतर रेखाएँ और अनुपात
एक रेखा दूसरी के समानांतर हो तो सब कुछ अनुपात में बँट जाता है; इसी से समलंब, अनुपात-शृंखला और तितली के प्रश्न हल होते हैं।
थेल्स प्रमेय (आधारभूत समानुपातिकता)
त्रिभुज की एक भुजा के समांतर रेखा बाकी दो भुजाओं को एक ही अनुपात में बाँटती है; विलोम और तीन समांतर रेखाएँ।
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समलंब चतुर्भुज में समांतर रेखा
दो समांतर भुजाओं के बीच खिंची रेखा की लंबाई: सामान्य रेखा, मध्य-खंड, विकर्णों के मध्य-बिंदु और विकर्णों के कटान-बिंदु से जाने वाली रेखा।
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अनुपात-शृंखला: समानांतर रेखा खींचना, भार-बिंदु
जब रेखाएँ एक-दूसरे को काटें और दूसरी रेखा पर अनुपात पूछा हो: एक समांतर रेखा खींचिए, या भार-बिंदु (mass points) लगाइए।
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तितली (bow-tie) और क्रॉस सीढ़ियाँ
दो रेखाएँ एक बिंदु पर कटकर दो समांतर रेखाओं से बँधी हों तो आमने-सामने के त्रिभुज समरूप होते हैं; खंभे-रस्सी का सूत्र ।
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समकोण त्रिभुज और त्रिकोणमिति
कर्ण पर डाला लंब तीन समरूप त्रिभुज देता है; tan का मान बराबर कोण बताता है।
समकोण त्रिभुज में कर्ण पर लंब
समकोण त्रिभुज में कर्ण पर डाला लंब दो छोटे त्रिभुज बनाता है जो मूल त्रिभुज के समरूप हैं; इससे जैसे सूत्र।
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त्रिकोणमितीय आँकड़े से समरूपता
जब का मान दिया हो: वह कोण बराबर कर देता है, और अनुपात-त्रिभुज को गुणक से बड़ा-छोटा करके असली भुजाएँ मिलती हैं।
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समरूपता के उपयोग
परछाईं-ऊँचाई वाले प्रश्न और दो समरूप आकृतियों के क्षेत्रफल का अनुपात।
परछाईं, खंभे और लैंप
एक ही समय की परछाइयाँ, लैंप-पोस्ट के पास चलता आदमी और दर्पण वाले प्रश्न समरूप समकोण त्रिभुजों से।
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समरूप आकृतियों का क्षेत्रफल: वर्ग-नियम
समरूप आकृतियों के क्षेत्रफलों का अनुपात संगत लंबाइयों के अनुपात का वर्ग होता है; से कटे त्रिभुज, पट्टियाँ और मानचित्र के प्रश्न।
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सार, मिश्रित अभ्यास, दोहराव
सभी विधियों की एक-पृष्ठ तालिका, परीक्षा जैसे मिले-जुले प्रश्न और दोहराव कार्ड।
सभी विधियों का सार
हर विधि: प्रश्न कैसे पहचानें और कौन-सा सूत्र लगाएँ।
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मिश्रित अभ्यास
सभी विधियों के मिले-जुले प्रश्न, बिना बताए कि कौन-सी विधि लगानी है।
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दोहराव
सूत्र याद करने के कार्ड और परीक्षा की सबसे आम गलतियाँ।
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