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Topos Uranos

अनंतस्पर्शी रेखाएँ और आलेखीय निरूपण की तकनीकें

सारांश

यह पाठ इस इकाई में सीमाओं के अध्ययन को उनके पहले ज्यामितीय अनुप्रयोग, अनंतस्पर्शी रेखाओं, के साथ समाप्त करता है। बीजगणित और ज्यामिति में परिमेय फलनों और मूल वाले फलनों की ऊर्ध्वाधर, क्षैतिज और तिर्यक अनंतस्पर्शी रेखाएँ चिह्न सारणी और बहुपदों के विभाजन से प्राप्त की गई थीं, और उनके निकट फलनों के व्यवहार को एक अंतर्ज्ञानात्मक तथ्य के रूप में स्वीकार किया गया था। यहाँ उन्हें एकपक्षीय सीमाओं, अनंत पर सीमाओं और अनंत सीमाओं से परिभाषित किया जाता है, और वे स्वीकृत तथ्य सिद्ध किए जाते हैं। यह सिद्ध किया जाता है कि कोई रेखा ठीक तब अनंतस्पर्शी होती है जब वक्र से उसकी दूरी शून्य की ओर अग्रसर होती है, तिर्यक अनंतस्पर्शी की प्रवणता और अंतःखंड का सूत्र प्राप्त किया जाता है, और यह निगमित किया जाता है कि प्रत्येक छोर पर अधिक से अधिक एक अनंतस्पर्शी होती है। यह पाठ एक प्रचलित धारणा को भी सुधारता है, कि कोई वक्र अपनी अनंतस्पर्शी को काट नहीं सकता, अवकलजों के बिना किसी फलन का आलेख खींचने की एक विधि प्रस्तावित करता है, और उसे बीजगणित और ज्यामिति के फलनों पर लागू करता है, जिनकी चिह्न सारणियाँ और बहुपद-विभाजन अब सीमाओं से पूरे किए जाते हैं।

अधिगम उद्देश्य

  1. सीमाओं से ऊर्ध्वाधर, क्षैतिज और तिर्यक अनंतस्पर्शी रेखाओं को परिभाषित करना, और उन्हें वक्र से किसी रेखा की दूरी से जोड़ना।
  2. तिर्यक अनंतस्पर्शी की प्रवणता और अंतःखंड के सूत्र, तथा प्रत्येक छोर पर गैर-ऊर्ध्वाधर अनंतस्पर्शी की अद्वितीयता सिद्ध करना।
  3. परिमेय फलन के हर के किसी शून्यक के निकट उसके व्यवहार के बारे में बीजगणित और ज्यामिति में स्वीकृत तथ्यों को सिद्ध करना, और किसी वक्र की उसकी अनंतस्पर्शी के सापेक्ष स्थिति निर्धारित करना।
  4. प्रांत, सममितियों, अक्षों से प्रतिच्छेद बिंदुओं, चिह्न सारणी और अनंतस्पर्शी रेखाओं को एक साथ लेकर बीजीय और त्रिकोणमितीय फलनों के आलेख खींचना।

परिभाषा

बीजगणित और ज्यामिति के परिमेय फलनों वाले पाठ में अनंतस्पर्शी एक ऐसी रेखा थी जिसके निकट वक्र अपनी किसी शाखा के अनुदिश दूर जाते हुए अधिकाधिक आता है। इस इकाई की सीमाओं से यह विचार सटीक रूप से लिखा जा सकता है। दूर जाने के दो ढंग हैं: चर किसी संख्या के निकट आता है जबकि मान असीम रूप से बढ़ते हैं, या चर असीम रूप से बढ़ता है। पहले ढंग के संगत ऊर्ध्वाधर अनंतस्पर्शी रेखाएँ हैं; दूसरे के संगत शेष।

परिभाषाअनंतस्पर्शी रेखाएँ

मान लीजिए ff एक फलन है जिसका प्रांत AA है।

  • रेखा x=ax = a, ff के आलेख की ऊर्ध्वाधर अनंतस्पर्शी है यदि ff की aa पर एकपक्षीय सीमाओं में से कम से कम एक ∞\infty या −∞-\infty हो।
  • यदि AA ऊपर से परिबद्ध नहीं है, तो रेखा y=mx+by = mx + b, ff के आलेख की ∞\infty पर अनंतस्पर्शी है यदि lim⁡x→∞(f(x)−(mx+b))=0\lim_{x \to \infty} \left(f(x) - (mx + b)\right) = 0। इसे क्षैतिज कहते हैं यदि m=0m = 0, और तिर्यक यदि m≠0m \neq 0। इसी प्रकार −∞-\infty पर अनंतस्पर्शी परिभाषित की जाती है।

तीन टिप्पणियाँ परिभाषा को स्पष्ट करती हैं। पहली: क्षैतिज अनंतस्पर्शी y=Ly = L, जो ∞\infty पर है, केवल कथन lim⁡x→∞f(x)=L\lim_{x \to \infty} f(x) = L है, जो चर के अनंत की ओर अग्रसर होने पर सीमाएँ वाले पाठ का है। दूसरी: गैर-ऊर्ध्वाधर अनंतस्पर्शी रेखाएँ प्रत्येक छोर पर अलग-अलग परिभाषित होती हैं, और ∞\infty पर तथा −∞-\infty पर अलग हो सकती हैं, जैसे प्रतिलोम स्पर्शज्या की रेखाएँ y=π2y = \frac{\pi}{2} और y=−π2y = -\frac{\pi}{2}। तीसरी: यदि f(x)−g(x)f(x) - g(x), 00 की ओर अग्रसर हो, जहाँ gg एक ऐसा फलन है जो प्रथम घात का नहीं है, जैसे विभाजन का भागफल बहुपद जब अंश की घात हर की घात से दो या अधिक बड़ी हो, तो कहा जाता है कि वक्र y=g(x)y = g(x) एक वक्र अनंतस्पर्शी है; तिर्यक अनंतस्पर्शी रेखाओं के बारे में आगे कही गई हर बात उस पर भी लागू होती है, प्रवणता और अंतःखंड के सूत्रों को छोड़कर।

परिभाषा कोटियों का अंतर मापती है, अर्थात वक्र और रेखा के बीच की ऊर्ध्वाधर दूरी। दूसरी ओर, अंतर्ज्ञानात्मक विचार वक्र से रेखा की दूरी की बात करता है, जो लंब के अनुदिश मापी जाती है। नीचे दिया गया साध्य दिखाता है कि दोनों दूरियाँ एक साथ शून्य की ओर अग्रसर होती हैं।

साध्यअनंतस्पर्शी से दूरी

मान लीजिए Px=(x,f(x))P_x = (x, f(x)) आलेख का वह बिंदु है जिसका भुज xx है, और rr रेखा y=mx+by = mx + b है। तब rr, ff के आलेख की ∞\infty पर अनंतस्पर्शी है यदि और केवल यदि lim⁡x→∞d⁡(Px,r)=0\lim_{x \to \infty} \operatorname{d}(P_x, r) = 0। रेखा से दूरी ऊर्ध्वाधर दूरी को एक धनात्मक अचर से गुणा करने पर मिलती है। चित्र में वक्र f(x)=x2+1+1x−1f(x) = \frac{x}{2} + 1 + \frac{1}{x - 1} है, जिसकी अनंतस्पर्शी रेखा y=x2+1y = \frac{x}{2} + 1 है।

प्रमाण

  1. d⁡(Px,r)=∣mx−f(x)+b∣m2+1=∣f(x)−(mx+b)∣m2+1\operatorname{d}(P_x, r) = \frac{\abs{mx - f(x) + b}}{\sqrt{m^2 + 1}} = \resaltar{\frac{\abs{f(x) - (mx + b)}}{\sqrt{m^2 + 1}}}

    रेखा rr का समीकरण mx−y+b=0mx - y + b = 0 है। समतल में सदिश वाले पाठ के बिंदु से रेखा की दूरी के सूत्र से, PxP_x की rr से दूरी ऊर्ध्वाधर दूरी को m2+1\sqrt{m^2 + 1} से भाग देने पर मिलती है, जो xx पर निर्भर नहीं करती।

  2. f(x)−(mx+b)→0⇔d⁡(Px,r)→0f(x) - (mx + b) \to 0 \Leftrightarrow \resaltar{\operatorname{d}(P_x, r) \to 0}

    सीमाओं का बीजगणित वाले पाठ की “शून्य की ओर अग्रसर दूरी के रूप में सीमा” प्रमेयिका से, जिसे अनंत पर ले जाया गया है, f(x)−(mx+b)f(x) - (mx + b), 00 की ओर अग्रसर होता है यदि और केवल यदि उसका निरपेक्ष मान 00 की ओर अग्रसर हो; और निरपेक्ष मान 00 की ओर अग्रसर होता है यदि और केवल यदि धनात्मक अचर 1m2+1\frac{1}{\sqrt{m^2 + 1}} के साथ उसका गुणनफल भी ऐसा करे, रैखिक संयोजन नियम से।