निर्देशांक ज्यामिति | Coordinate Geometry | Mathwayy
निर्देशांक ज्यामिति
निर्देशांक ज्यामिति का परिचय
निर्देशांक ज्यामिति गणित की वह शाखा है जिसमें बीजगणित और ज्यामिति का संयोजन किया जाता है। इसमें हम ज्यामितीय आकृतियों को बीजगणितीय समीकरणों द्वारा निरूपित करते हैं और बीजगणितीय समीकरणों की ज्यामितीय व्याख्या करते हैं।
इसकी खोज फ्रांसीसी दार्शनिक और गणितज्ञ रेने देकार्त (René Descartes) ने की थी, इसलिए इसे कार्तीय ज्यामिति (Cartesian Geometry) भी कहा जाता है।
निर्देशांक ज्यामिति में, हम किसी बिंदु की स्थिति को दो संख्याओं (x, y) के द्वारा निरूपित करते हैं, जिन्हें उस बिंदु के निर्देशांक कहते हैं।
कार्तीय निर्देशांक प्रणाली
कार्तीय निर्देशांक प्रणाली में दो परस्पर लंबवत रेखाएँ होती हैं - क्षैतिज रेखा को x-अक्ष और ऊर्ध्वाधर रेखा को y-अक्ष कहते हैं। इनके प्रतिच्छेद बिंदु को मूलबिंदु (Origin) कहते हैं।
x-अक्ष
क्षैतिज रेखा को x-अक्ष कहते हैं। यह बाएँ से दाएँ जाती है।
y-अक्ष
ऊर्ध्वाधर रेखा को y-अक्ष कहते हैं। यह नीचे से ऊपर की ओर जाती है।
मूलबिंदु
x-अक्ष और y-अक्ष के प्रतिच्छेद बिंदु को मूलबिंदु कहते हैं। इसके निर्देशांक (0, 0) होते हैं।
बिंदु के निर्देशांक
कार्तीय तल में किसी बिंदु की स्थिति को (x, y) से निरूपित किया जाता है, जहाँ x-निर्देशांक बिंदु की x-अक्ष से दूरी और y-निर्देशांक बिंदु की y-अक्ष से दूरी को दर्शाता है।
बिंदु (3, 4) x-अक्ष से 4 इकाई की दूरी पर और y-अक्ष से 3 इकाई की दूरी पर स्थित है। यह पहले चतुर्थांश में स्थित है।
चतुर्थांशों के विशेष गुण
| चतुर्थांश | x-निर्देशांक का चिन्ह | y-निर्देशांक का चिन्ह | उदाहरण |
|---|---|---|---|
| प्रथम (I) | धनात्मक (+) | धनात्मक (+) | (5, 3) |
| द्वितीय (II) | ऋणात्मक (-) | धनात्मक (+) | (-4, 6) |
| तृतीय (III) | ऋणात्मक (-) | ऋणात्मक (-) | (-2, -5) |
| चतुर्थ (IV) | धनात्मक (+) | ऋणात्मक (-) | (3, -4) |
दो बिंदुओं के बीच की दूरी
कार्तीय तल पर स्थित दो बिंदुओं P(x₁, y₁) और Q(x₂, y₂) के बीच की दूरी निम्न सूत्र से ज्ञात की जा सकती है:
बिंदु A(2, 3) और B(5, 7) के बीच की दूरी:
AB = √[(5-2)² + (7-3)²] = √[3² + 4²] = √[9 + 16] = √25 = 5 इकाई
विभाजन सूत्र
यदि कोई बिंदु P(x, y) दो बिंदुओं A(x₁, y₁) और B(x₂, y₂) को मिलाने वाले रेखाखंड को m:n के अनुपात में विभाजित करता है, तो:
मध्यबिंदु सूत्र
यदि बिंदु P, रेखाखंड AB का मध्यबिंदु है (अर्थात m:n = 1:1), तो:
बिंदु A(2, 4) और B(4, 8) के मध्यबिंदु के निर्देशांक:
x = (2+4)/2 = 3, y = (4+8)/2 = 6
अतः मध्यबिंदु (3, 6) है
रेखा का समीकरण
कार्तीय तल में रेखा का समीकरण निम्न प्रकार से व्यक्त किया जा सकता है:
ढाल-अंत:खंड रूप
y = mx + c
जहाँ m रेखा की ढाल है और c y-अक्ष पर अंत:खंड है
बिंदु-ढाल रूप
y - y₁ = m(x - x₁)
जहाँ (x₁, y₁) रेखा पर स्थित एक बिंदु है
दो बिंदु रूप
(y - y₁)/(y₂ - y₁) = (x - x₁)/(x₂ - x₁)
जहाँ (x₁, y₁) और (x₂, y₂) रेखा पर स्थित दो बिंदु हैं
बिंदु (2, 3) और (4, 7) से गुजरने वाली रेखा का समीकरण:
ढाल m = (7-3)/(4-2) = 4/2 = 2
रेखा का समीकरण: y - 3 = 2(x - 2) ⇒ y = 2x - 1
त्रिभुज का क्षेत्रफल
यदि किसी त्रिभुज के शीर्ष A(x₁, y₁), B(x₂, y₂) और C(x₃, y₃) हैं, तो त्रिभुज का क्षेत्रफल निम्न सूत्र से ज्ञात किया जा सकता है:
शीर्ष A(1, 2), B(3, 4) और C(5, 1) वाले त्रिभुज का क्षेत्रफल:
क्षेत्रफल = ½ |1(4-1) + 3(1-2) + 5(2-4)|
= ½ |1(3) + 3(-1) + 5(-2)| = ½ |3 - 3 - 10| = ½ | -10 | = 5 वर्ग इकाई
निर्देशांक ज्यामिति का इतिहास
निर्देशांक ज्यामिति का आविष्कार 17वीं शताब्दी में फ्रांसीसी दार्शनिक और गणितज्ञ रेने देकार्त (René Descartes) ने किया था। कहा जाता है कि उन्हें यह विचार तब आया जब वह एक दिन बिस्तर पर लेटे हुए थे और उन्होंने छत पर एक मक्खी को उड़ते हुए देखा। उन्होंने सोचा कि किसी भी बिंदु की स्थिति को तल में तीन संख्याओं द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।
देकार्त ने अपनी पुस्तक "La Géométrie" (1637) में निर्देशांक ज्यामिति की अवधारणा प्रस्तुत की। इस पुस्तक ने बीजगणित और ज्यामिति के बीच एक महत्वपूर्ण कड़ी स्थापित की।
अनुप्रयोग
निर्देशांक ज्यामिति के विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग हैं:
मानचित्रण
नक्शे और जीपीएस सिस्टम में स्थानों की स्थिति निर्धारित करने के लिए
भौतिकी
गति के पथ, बलों के विश्लेषण और तरंगों के अध्ययन में
कंप्यूटर ग्राफिक्स
कंप्यूटर स्क्रीन पर बिंदुओं, रेखाओं और आकृतियों को चित्रित करने में
निर्देशांक ज्यामिति ने आधुनिक गणित और विज्ञान के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। इसने कलन (Calculus) और विश्लेषणात्मक ज्यामिति के विकास की नींव रखी।