कक्षा 10 गणित अध्याय 9: त्रिकोणमिति के कुछ अनुप्रयोग | नोट्स, प्रश्न-उत्तर व MCQ टेस्ट | Bihar Board
अध्याय 9 : त्रिकोणमिति के कुछ अनुप्रयोग (Some Applications of Trigonometry)
उन्नयन कोण, अवनमन कोण, दृष्टि रेखा तथा त्रिकोणमिति से ऊँचाई और दूरी ज्ञात करना — सरल हिंदी में चरणबद्ध अध्ययन।
📘 1. अध्याय परिचय — ऊँचाई-दूरी में त्रिकोणमिति क्यों?
मैं जब भी यह अध्याय शुरू करता हूँ, छात्रों से एक सवाल पूछता हूँ — "आप किसी ऊँची इमारत की ऊँचाई कैसे नापेंगे, बिना उस पर चढ़े?" जवाब है — छाया या कोण नापकर। यही त्रिकोणमिति का जादू है।
कई बार किसी इमारत, मीनार, पेड़ या नदी की चौड़ाई को सीधे मापना कठिन होता है। ऐसी स्थितियों में समकोण त्रिभुज और त्रिकोणमितीय अनुपातों की मदद से ऊँचाई या दूरी ज्ञात की जाती है। यही इस अध्याय का मुख्य विचार है।
💭 सोचिए और बताइए — ऐसा क्यों होता है?
दूर खड़े होकर किसी मीनार की ऊँचाई सीधे नापना कठिन है, फिर भी हम कोण और क्षैतिज दूरी की मदद से उसकी ऊँचाई निकाल सकते हैं। ऐसा इसलिए संभव है क्योंकि समकोण त्रिभुज की भुजाओं और कोणों के बीच निश्चित संबंध होता है।
📚 आइए, क्रम से समझें
पहले दृष्टि-रेखा और क्षैतिज रेखा पहचानेंगे, फिर उन्नयन तथा अवनमन कोण समझेंगे। इसके बाद सही त्रिकोणमितीय अनुपात चुनकर चित्र, समीकरण और गणना की मदद से उत्तर निकालेंगे।
इस अध्याय में हम क्या सीखेंगे?
- दृष्टि-रेखा का अर्थ और उसका उपयोग।
- उन्नयन कोण तथा अवनमन कोण में अंतर।
- चित्र बनाकर समकोण त्रिभुज पहचानना।
- tan, sin और cos का उपयोग करके ऊँचाई-दूरी निकालना।
- उत्तर के साथ सही इकाई लिखना और उत्तर की जाँच करना।
👨🏫 शिक्षक की सलाह
किसी भी सवाल में सीधे सूत्र लगाने की जल्दी न करें। पहले साफ चित्र बनाइए, कोण को सही स्थान पर लिखिए और फिर देखिए कि प्रश्न में लंब, आधार या कर्ण में से क्या दिया है।
📐 2. मुख्य अवधारणाएँ — दृष्टि-रेखा, उन्नयन और अवनमन कोण
दृष्टि-रेखा (Line of Sight)
प्रेक्षक की आँख और देखी जा रही वस्तु के बिंदु को मिलाने वाली काल्पनिक सीधी रेखा दृष्टि-रेखा कहलाती है।
उन्नयन कोण (Angle of Elevation)
जब वस्तु प्रेक्षक के क्षैतिज स्तर से ऊपर होती है, तब क्षैतिज रेखा और ऊपर जाती दृष्टि-रेखा के बीच का कोण उन्नयन कोण कहलाता है।
अवनमन कोण (Angle of Depression)
जब वस्तु प्रेक्षक के क्षैतिज स्तर से नीचे होती है, तब क्षैतिज रेखा और नीचे जाती दृष्टि-रेखा के बीच का कोण अवनमन कोण कहलाता है।
🧮 3. जरूरी सूत्र और नियम
इस अध्याय में सबसे उपयोगी संबंध
- ऊँचाई और क्षैतिज दूरी ज्ञात हों, तो tan θ का उपयोग करें।
- दृष्टि-रेखा या तिरछी दूरी (सीढ़ी/पतंग की डोरी) कर्ण हो, तो sin θ या cos θ चुनें।
- tan 30° = 1/√3; tan 45° = 1; tan 60° = √3।
- sin 30° = 1/2; sin 45° = 1/√2; sin 60° = √3/2।
- cos 30° = √3/2; cos 45° = 1/√2; cos 60° = 1/2।
✍️ 4. चरणबद्ध हल किए गए उदाहरण (Step-by-Step)
उदाहरण 1: मीनार से 15 m दूर बिंदु से शिखर का उन्नयन कोण 60° है। मीनार की ऊँचाई ज्ञात करें।
चरण 1: मान लें मीनार की ऊँचाई h m है। यहाँ आधार = 15 m और कोण = 60° है।
चरण 2: tan 60° = लंब / आधार = h / 15
चरण 3: √3 = h / 15 ⇒ h = 15√3 m
उदाहरण 2: 5 m ऊँचे खंभे पर मरम्मत के लिए सीढ़ी का ऊपरी सिरा खंभे के शिखर से 1.3 m नीचे पहुँचना है। सीढ़ी भूमि से 60° का कोण बनाती है। सीढ़ी की लंबाई ज्ञात करें।
चरण 1: सीढ़ी जिस बिंदु तक पहुँचेगी, उसकी ऊँचाई = 5 − 1.3 = 3.7 m।
चरण 2: यदि सीढ़ी की लंबाई L (कर्ण) है, तो sin 60° = लंब / कर्ण = 3.7 / L।
चरण 3: √3 / 2 = 3.7 / L ⇒ L = (3.7 × 2) / √3 = 7.4 / √3 ≈ 4.27 m।
उदाहरण 3: 1.5 m ऊँचे प्रेक्षक से चिमनी के शिखर का उन्नयन कोण 45° और क्षैतिज दूरी 28.5 m है। चिमनी की कुल ऊँचाई ज्ञात करें।
चरण 1: आँख के स्तर से चिमनी के शिखर तक ऊँचाई का अंतर = h।
चरण 2: tan 45° = h / 28.5 ⇒ 1 = h / 28.5 ⇒ h = 28.5 m।
चरण 3: चिमनी की कुल ऊँचाई = h + प्रेक्षक की ऊँचाई = 28.5 + 1.5 = 30 m।
उदाहरण 4: मीनार की छाया, सूर्य का उन्नयन कोण 60° से 30° होने पर 40 m बढ़ जाती है। मीनार की ऊँचाई ज्ञात करें।
चरण 1: माना मीनार की ऊँचाई h m और पहली छाया की लंबाई x m है।
चरण 2: Δ1 में: tan 60° = h / x ⇒ √3 = h / x ⇒ x = h / √3।
चरण 3: Δ2 में: tan 30° = h / (x + 40) ⇒ 1 / √3 = h / (x + 40) ⇒ x + 40 = h√3।
चरण 4: x का मान रखने पर: h / √3 + 40 = h√3 ⇒ 40 = h√3 − h / √3 = 2h / √3 ⇒ h = 20√3 m।
📊 5. विशेष कोणों के उपयोगी मान
| अनुपात | 30° | 45° | 60° |
|---|---|---|---|
| sin θ | 1/2 | 1/√2 | √3/2 |
| cos θ | √3/2 | 1/√2 | 1/2 |
| tan θ | 1/√3 | 1 | √3 |
🎯 परीक्षा सारांश — याद रखने योग्य महत्वपूर्ण बातें
- दृष्टि-रेखा प्रेक्षक की आँख और देखी जाने वाली वस्तु को जोड़ती है।
- क्षैतिज रेखा से ऊपर दृष्टि-रेखा का कोण उन्नयन कोण कहलाता है।
- क्षैतिज रेखा से नीचे दृष्टि-रेखा का कोण अवनमन कोण कहलाता है।
- tan θ = ऊँचाई का अंतर / क्षैतिज दूरी।
- sin θ = लंब / कर्ण और cos θ = आधार / कर्ण।
- tan 30° = 1/√3, tan 45° = 1, tan 60° = √3।
- चित्र बनाकर ज्ञात-अज्ञात राशियाँ अंकित करना समाधान का सबसे महत्वपूर्ण चरण है।
- प्रेक्षक की आँख की ऊँचाई दी हो, तो अंतिम ऊँचाई में उसका ध्यान अवश्य रखें।
⚡ 5 मिनट में पूरी Revision
उन्नयन: वस्तु ऊपर देखना। अवनमन: वस्तु नीचे देखना।
याद रखें: tan 30° = 1/√3, tan 45° = 1, tan 60° = √3।
✍️ 9. अध्याय के महत्वपूर्ण प्रश्नोत्तर
I. अति लघु उत्तरीय प्रश्न — 10 प्रश्न
II. लघु उत्तरीय प्रश्न — 10 प्रश्न (Step-by-Step)
चरण 1: मीनार की ऊँचाई = h m, क्षैतिज दूरी = 10√3 m, कोण = 30°।
चरण 2: tan 30° = h / (10√3) ⇒ 1/√3 = h / (10√3)
चरण 3: h = 10√3 / √3 = 10 m।
अंतिम उत्तर: मीनार की ऊँचाई 10 m है।
चरण 1: पेड़ की ऊँचाई = h m, आधार = 12 m, कोण = 45°।
चरण 2: tan 45° = h / 12 ⇒ 1 = h / 12 ⇒ h = 12 m।
अंतिम उत्तर: पेड़ की ऊँचाई 12 m है।
चरण 1: सीढ़ी = कर्ण = 6 m, कोण = 60°, दीवार पर ऊँचाई = h (लंब)।
चरण 2: sin 60° = h / 6 ⇒ √3/2 = h / 6 ⇒ h = 6 × √3/2 = 3√3 m ≈ 5.20 m।
अंतिम उत्तर: सीढ़ी 3√3 m (लगभग 5.20 m) ऊँचाई तक पहुँचेगी।
चरण 1: tan 45° = लंब / आधार ⇒ 1 = 20 / d
चरण 2: d = 20 m।
अंतिम उत्तर: क्षैतिज दूरी 20 m है।
चरण 1: लंब = 60 m, कोण = 60°, डोरी = कर्ण L।
चरण 2: sin 60° = 60 / L ⇒ √3/2 = 60 / L ⇒ L = 120 / √3 = 40√3 m।
अंतिम उत्तर: डोरी की लंबाई 40√3 m है।
III. दीर्घ उत्तरीय प्रश्न — 10 प्रश्न (Step-by-Step)
चरण 1: माना मीनार की ऊँचाई h m है। आधार = 20 m, कोण = 60°।
चरण 2: tan 60° = h / 20 ⇒ √3 = h / 20
चरण 3: h = 20√3 m ≈ 34.64 m।
अंतिम उत्तर: मीनार की ऊँचाई 20√3 m (लगभग 34.64 m) है।
चरण 1: माना भवन की ऊँचाई h m है। आधार = 30√3 m, कोण = 30°।
चरण 2: tan 30° = h / (30√3) ⇒ 1/√3 = h / (30√3)
चरण 3: h = (30√3) / √3 = 30 m।
अंतिम उत्तर: भवन की ऊँचाई 30 m है।
चरण 1: आँख के स्तर से मीनार के शिखर की ऊँचाई h मानें। tan 45° = h / 18 ⇒ 1 = h / 18 ⇒ h = 18 m।
चरण 2: मीनार की कुल ऊँचाई = h + आँख की ऊँचाई = 18 + 1.5 = 19.5 m।
अंतिम उत्तर: मीनार की कुल ऊँचाई 19.5 m है।
चरण 1: भवन की ऊँचाई AB = 7 m। टॉवर CD = h + 7 m।
चरण 2: अवनमन कोण 45° से: tan 45° = AB / BD ⇒ 1 = 7 / BD ⇒ BD = 7 m।
चरण 3: टॉवर के ऊपरी भाग के लिए: tan 60° = h / BD ⇒ √3 = h / 7 ⇒ h = 7√3 m।
चरण 4: टॉवर की कुल ऊँचाई = 7 + 7√3 = 7(√3 + 1) m।
अंतिम उत्तर: टॉवर की कुल ऊँचाई 7(√3 + 1) m है।
चरण 1: खड़ा भाग = h₁ (लंब) और टूटा मुड़ा भाग = h₂ (कर्ण)। आधार = 8 m, θ = 30°।
चरण 2: tan 30° = h₁ / 8 ⇒ 1/√3 = h₁ / 8 ⇒ h₁ = 8/√3 m।
चरण 3: cos 30° = 8 / h₂ ⇒ √3/2 = 8 / h₂ ⇒ h₂ = 16/√3 m।
चरण 4: पेड़ की कुल ऊँचाई = h₁ + h₂ = 8/√3 + 16/√3 = 24/√3 = 8√3 m।
अंतिम उत्तर: पेड़ की कुल ऊँचाई 8√3 m है।
चरण 1: पहले किनारे की दूरी x₁: tan 30° = 3 / x₁ ⇒ 1/√3 = 3 / x₁ ⇒ x₁ = 3√3 m।
चरण 2: दूसरे किनारे की दूरी x₂: tan 45° = 3 / x₂ ⇒ 1 = 3 / x₂ ⇒ x₂ = 3 m।
चरण 3: नदी की कुल चौड़ाई = x₁ + x₂ = 3√3 + 3 = 3(√3 + 1) m।
अंतिम उत्तर: नदी की चौड़ाई 3(√3 + 1) m है।
चरण 1: भवन की ऊँचाई = 10 m। tan 30° = 10 / d ⇒ 1/√3 = 10 / d ⇒ d = 10√3 m।
चरण 2: ध्वजदंड की लंबाई x मानें। कुल ऊँचाई = 10 + x।
चरण 3: tan 45° = (10 + x) / d ⇒ 1 = (10 + x) / (10√3) ⇒ 10 + x = 10√3 ⇒ x = 10(√3 − 1) m।
अंतिम उत्तर: ध्वजदंड की लंबाई 10(√3 − 1) m ≈ 7.32 m है।
चरण 1: भवनों के बीच की दूरी d और बहुमंजिला भवन की कुल ऊँचाई H मानें।
चरण 2: पाद के लिए: tan 45° = H / d ⇒ H = d।
चरण 3: शिखर के लिए: tan 30° = (H − 8) / d ⇒ 1/√3 = (H − 8) / H ⇒ H = H√3 − 8√3
चरण 4: H(√3 − 1) = 8√3 ⇒ H = 8√3 / (√3 − 1) = 4√3(√3 + 1) = 12 + 4√3 m।
अंतिम उत्तर: ऊँचाई और दूरी दोनों 4(3 + √3) m हैं।
चरण 1: ऊँचाई = h, प्रारंभिक छाया = x। tan 60° = h / x ⇒ x = h / √3।
चरण 2: tan 30° = h / (x + 40) ⇒ 1/√3 = h / (x + 40) ⇒ x + 40 = h√3।
चरण 3: मान रखने पर: h/√3 + 40 = h√3 ⇒ 40 = 2h/√3 ⇒ h = 20√3 m।
अंतिम उत्तर: मीनार की ऊँचाई 20√3 m है।
चरण 1: खंभों की समान ऊँचाई h मानें। बिंदु से पहले खंभे की दूरी x, दूसरे की 80 − x।
चरण 2: tan 60° = h / x ⇒ h = x√3।
चरण 3: tan 30° = h / (80 − x) ⇒ 1/√3 = (x√3) / (80 − x) ⇒ 80 − x = 3x ⇒ 4x = 80 ⇒ x = 20 m।
चरण 4: ऊँचाई h = 20√3 m तथा दूसरी दूरी = 80 − 20 = 60 m।
अंतिम उत्तर: खंभों की ऊँचाई 20√3 m तथा दूरियाँ 20 m और 60 m हैं।
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