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Topos Uranos

सारांश

यह पाठ समतल की दो रेखाओं के बीच के कोण को त्रिकोणमिति से मापता है। यह किसी रेखा के झुकाव कोण को परिभाषित करता है और सिद्ध करता है कि उसकी स्पर्शज्या प्रवणता है। अंतर की स्पर्शज्या के सूत्र से यह प्रवणताओं से दो रेखाओं के बीच के कोण की स्पर्शज्या प्राप्त करता है, जिसमें लंबता की शर्त एक विशेष स्थिति के रूप में सम्मिलित है; और अदिश गुणनफल से एक दूसरा व्यंजक देता है, जो ऊर्ध्वाधर रेखाओं के लिए भी मान्य है और जिसकी पहले व्यंजक से संगति लाग्रांज सर्वसमिका है। फिर यह दो रेखाओं के कोण समद्विभाजकों को उन बिंदुओं के बिंदुपथ के रूप में पहचानता है जो दोनों से समदूरस्थ हैं, सिद्ध करता है कि वे लंब हैं, और उनसे त्रिभुज का अंतःकेंद्र और अंतःवृत्त प्राप्त करता है। अंतिम भाग अनुप्रयोगों को एकत्र करता है: ज्या नियम द्वारा किसी दुर्गम बिंदु की ऊँचाई; एकसमान वृत्तीय गति की छाया के रूप में सरल आवर्त गति; प्रक्षेप्य का परास, जो 45∘45^\circ पर अधिकतम है और दो पूरक कोणों के लिए बराबर है; और परावर्तन का नियम, न्यूनतम पथ के गुण के रूप में।

अधिगम उद्देश्य

  1. प्रवणताओं या दिशा सदिशों से किसी रेखा का झुकाव कोण और दो रेखाओं के बीच का कोण परिकलित करना, और समांतरता तथा लंबता को दो चरम स्थितियों के रूप में पहचानना।
  2. दो रेखाओं के कोण समद्विभाजकों के समीकरण समदूरस्थ बिंदुओं के बिंदुपथ के रूप में प्राप्त करना, त्रिभुज के आंतरिक कोण समद्विभाजकों को चुनना, और उसका अंतःकेंद्र तथा अंतःवृत्त ज्ञात करना।
  3. उन्नयन और अवनमन कोणों वाले ऊँचाई और दूरी के प्रश्नों को ज्या नियम और योग और अंतर के सूत्रों को मिलाकर हल करना।
  4. सरल आवर्त गति, प्रक्षेप्य के परास और प्रकाश के परावर्तन का त्रिकोणमितीय फलनों से वर्णन करना, और उनके गुण इस इकाई की सर्वसमिकाओं से निकालना।

किसी रेखा का झुकाव कोण

पाठ्यक्रम I के रेखा का समीकरण वाले पाठ में किसी गैर-ऊर्ध्वाधर रेखा की दिशा एक संख्या, प्रवणता, से मापी गई थी, और यह सिद्ध किया गया था कि दो गैर-ऊर्ध्वाधर रेखाएँ तब और केवल तब लंब होती हैं जब उनकी प्रवणताओं का गुणनफल −1-1 हो। यह शर्त किसी कोण को मापे बिना एक विशेष कोण, समकोण, को पहचानती है। दूसरी ओर, त्रिकोणमितीय अनुपातों वाले पाठ में देखा गया कि किसी कोण की स्पर्शज्या उस रेखा की प्रवणता है जिसमें उसकी अंतिम भुजा स्थित है। तब प्रवणता किसी कोण की स्पर्शज्या है, और रेखाओं के बीच के कोण त्रिकोणमिति से परिकलित किए जा सकने चाहिए।

किसी रेखा का झुकाव कोण वह कोण α\alpha (जहाँ 0≤α<π0 \le \alpha < \pi) है जो धनात्मक भुज अर्ध-अक्ष उस रेखा के साथ बनाता है, अक्ष से रेखा की ओर वामावर्त दिशा में मापा गया। क्षैतिज रेखा का झुकाव कोण 00 है और ऊर्ध्वाधर रेखा का π2\frac{\pi}{2}।

अधिक सटीक रूप से: मूलबिंदु से होकर जाने वाली और उस रेखा के समांतर रेखा में किसी कोण α\alpha की अंतिम भुजा है, और α+π\alpha + \pi की भी, क्योंकि मात्रक वृत्त के बिंदु P(α)P(\alpha) और P(α+π)P(\alpha + \pi) व्यासतः विपरीत हैं। α+kπ\alpha + k\pi रूप के कोणों में से ठीक एक [0,π)\ico{0}{\pi} में है, और वही झुकाव कोण है। दो रेखाएँ तब और केवल तब समांतर या संपाती होती हैं जब उनके झुकाव कोण बराबर हों, क्योंकि ठीक तभी मूलबिंदु से होकर जाने वाली उनकी समांतर रेखाएँ एक ही होती हैं।

उपप्रमेयझुकाव कोण और प्रवणता

झुकाव कोण α\alpha वाली रेखा तब और केवल तब ऊर्ध्वाधर है जब α=π2\alpha = \frac{\pi}{2}। यदि वह ऊर्ध्वाधर नहीं है, तो उसकी प्रवणता उसके झुकाव कोण की स्पर्शज्या है। विलोमतः, प्रवणता mm वाली रेखा का झुकाव कोण arctan⁡m\arctan m है यदि m≥0m \ge 0, और π+arctan⁡m\pi + \arctan m यदि m<0m < 0।

m=tan⁡αm = \tan \alpha

सब कुछ मूलबिंदु से होकर जाने वाली समांतर रेखा पर पढ़ा जाता है, जिसमें मात्रक वृत्त का बिंदु P(α)P(\alpha) है। आकृति में रेखाएँ y=3x+1y = \sqrt{3} x + 1 और y=−xy = -x ली गई हैं।

प्रमाण

  1. O=(0,0)∈r0,P(α)=(cos⁡α,sin⁡α)∈r0\dato{p}{O = \left( 0, 0 \right) \in r_0, \quad P(\alpha) = \left( \cos \alpha, \sin \alpha \right) \in r_0}

    मान लीजिए rr झुकाव कोण α\alpha वाली रेखा है और r0r_0 मूलबिंदु से होकर जाने वाली उसकी समांतर रेखा है। झुकाव कोण की परिभाषा से, r0r_0 में कोण α\alpha की अंतिम भुजा है, और विशेष रूप से बिंदु P(α)P(\alpha)। यदि rr ऊर्ध्वाधर नहीं है, तो r0r_0 की प्रवणता वही है, क्योंकि पाठ्यक्रम I के रेखा के समीकरण वाले पाठ के अनुसार दो समांतर रेखाओं की प्रवणता बराबर होती है। आकृति में α=π3\alpha = \frac{\pi}{3}।

  2. 0≤α<π,cos⁡α=0↔α=π20 \leq \alpha < \pi, \quad \resaltar{\cos \alpha = 0} \leftrightarrow \alpha = \frac{\pi}{2}

    रेखा r0r_0 तब और केवल तब ऊर्ध्वाधर है जब उसके दोनों बिंदुओं के भुज बराबर हों, अर्थात् cos⁡α=0\cos \alpha = 0; [0,π)\ico{0}{\pi} में कोज्या का एकमात्र शून्य π2\frac{\pi}{2} है। और rr ठीक तब ऊर्ध्वाधर है जब उसकी समांतर रेखा ऊर्ध्वाधर हो।

  3. m=sin⁡α−0cos⁡α−0=tan⁡αm = \frac{\sin \alpha - 0}{\cos \alpha - 0} = \dato{m}{\resaltar{\tan \alpha}}

    यदि rr ऊर्ध्वाधर नहीं है, तो उसकी प्रवणता r0r_0 की प्रवणता है, अर्थात् उसके दोनों बिंदुओं की कोटियों के अंतर और भुजों के अंतर का भागफल।

  4. α={arctan⁡mm≥0π+arctan⁡mm<0\alpha = \begin{cases} \resaltar{\arctan m} & m \geq 0 \\ \resaltar{\pi + \arctan m} & m < 0 \end{cases}

    विलोमतः, मान लीजिए mm, rr की प्रवणता है। अभी सिद्ध किए गए से, झुकाव कोण α\alpha, [0,π)\ico{0}{\pi} में स्थित वह कोण है जिसकी स्पर्शज्या mm है। त्रिकोणमितीय समीकरण वाले पाठ के अनुसार, स्पर्शज्या mm वाले कोण संख्याएँ arctan⁡m+kπ\arctan m + k\pi हैं, और उनमें से ठीक एक [0,π)\ico{0}{\pi} में है। चूँकि arctan⁡m\arctan m, (−π2,π2)\ioo{-\frac{\pi}{2}}{\frac{\pi}{2}} में है, वह कोण arctan⁡m\arctan m है यदि m≥0m \ge 0, और π+arctan⁡m\pi + \arctan m यदि m<0m < 0। आकृति में रेखा y=−xy = -x का झुकाव कोण π−π4=3π4\pi - \frac{\pi}{4} = \frac{3\pi}{4} है।

उदाहरण के लिए, रेखा y=3x+1y = \sqrt{3} x + 1 का झुकाव कोण arctan⁡3=π3\arctan \sqrt{3} = \frac{\pi}{3} है और रेखा y=−xy = -x का π+arctan⁡(−1)=3π4\pi + \arctan \left( -1 \right) = \frac{3\pi}{4}। इस प्रकार प्रवणता का चिह्न आरोही रेखाओं (न्यून झुकाव कोण) को अवरोही रेखाओं (अधिक झुकाव कोण) से अलग करता है।