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CBSE · कक्षा 8 · गणित भाग २

भाग 2, अध्याय 4: कुछ ज्यामितीय विषयों की खोज (Exploring Some Geometric Themes)

5 अवधारणाएँ · उत्तर सहित 40 अभ्यास प्रश्न · पढ़ना मुफ़्त

यह पाठ इन भाषाओं में भी: मराठी · English

स्वसमरूपता और फ्रैक्टल पैटर्न

रोज़मर्रा के जीवन से

फर्न की पत्ती देखिए: हर छोटी पत्ती पूरी पत्ती जैसी दिखती है। रंगोली या मंदिर का गोपुरम एक ही डिज़ाइन को अपने भीतर बार-बार दोहरा सकता है। "अपने भीतर अपनी प्रति" का यह विचार स्वसमरूपता है।

सरल परिभाषा

फ्रैक्टल वह स्वसमरूप आकृति है जो वही नियम बार-बार लगाने से बनती है। सिएरपिंस्की कालीन: वर्ग के 9 बराबर वर्ग बनाएँ, बीच वाला हटाएँ, बचे 8 पर दोहराएँ। सिएरपिंस्की त्रिभुज: त्रिभुज के मध्य-बिंदु जोड़ें, बीच वाला त्रिभुज हटाएँ, बचे 3 पर दोहराएँ।

आकृति में : चरण 2 के बाद कालीन: 64 छोटे वर्ग।

आकृति में : चरण 3 के बाद त्रिभुज: 27 छोटे त्रिभुज।

नियम 1 : कालीन गिनें — हर चरण में वर्गों की संख्या 8 से गुणा होती है: चरण n पर 8^n वर्ग।

  • आसान: चरण 1: 8 वर्ग।
  • मध्यम: चरण 2: 8 × 8 = 64 वर्ग।
  • परीक्षा-प्रकार: चरण 3: 64 × 8 = 512 वर्ग; हर एक की भुजा मूल की 1/27।

नियम 2 : त्रिभुज गिनें — हर चरण में त्रिभुजों की संख्या 3 से गुणा होती है: चरण n पर 3^n त्रिभुज।

  • आसान: चरण 1: 3 त्रिभुज।
  • मध्यम: चरण 2: 9 त्रिभुज; इस चरण में 3 हटाए।
  • परीक्षा-प्रकार: चरण 3: 27 त्रिभुज, हर एक की भुजा मूल की 1/8।

नियम 3 : टुकड़ों का माप — कालीन के टुकड़े हर चरण में भुजा के 1/3 हो जाते हैं; त्रिभुज के टुकड़े भुजा के 1/2।

  • आसान: कालीन की भुजा 27 cm: टुकड़े 9 cm, फिर 3 cm, फिर 1 cm।
  • मध्यम: त्रिभुज की भुजा 16 cm: टुकड़े 8 cm, फिर 4 cm।
  • परीक्षा-प्रकार: कालीन चरण 2 का वर्ग: भुजा का (1/3) × (1/3) = 1/9।
याद रखें

ये आकृतियाँ दोहराव से बनती हैं, इसलिए अगला चरण हर टुकड़े पर वही नियम एक बार और लगाने से मिलता है।

सामान्य गलती

केवल पहले चरण के टुकड़े गिनना: चरण 2 के बाद कालीन में 64 वर्ग हैं, 16 नहीं, क्योंकि बचे 8 में से हर एक पर फिर नियम लगता है।

शॉर्टकट

कालीन ×8, त्रिभुज ×3। याद रखने की युक्ति : "कालीन-8, त्रिभुज-3"।

अंतर पहचानें

बिंदुसिएरपिंस्की कालीनसिएरपिंस्की त्रिभुज
शुरुआतवर्गत्रिभुज
चरण n के बाद टुकड़े8^n3^n
हर टुकड़े की भुजा(1/3)^n(1/2)^n

अभ्यास के प्रश्न

आसान
  1. 1कालीन के पहले चरण में वर्ग के कितने बराबर वर्ग करते हैं?
  2. 2कालीन के चरण 1 के बाद कितने वर्ग बचते हैं?
  3. 3सिएरपिंस्की त्रिभुज के चरण 1 के बाद कितने त्रिभुज बचते हैं?
मध्यम
  1. 4कालीन में चरण 2 के बाद कितने वर्ग होते हैं?
  2. 5सिएरपिंस्की त्रिभुज के चरण 3 के बाद कितने त्रिभुज होते हैं?
  3. 627 cm भुजा का कालीन: चरण 2 के बाद टुकड़े की भुजा ज्ञात कीजिए।
चुनौतीपूर्ण
  1. 7कालीन में चरण 3 के बाद कितने वर्ग होते हैं?
  2. 8सिएरपिंस्की त्रिभुज के चरण 2 में कितने त्रिभुज हटाए जाते हैं?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
  1. 19
  2. 28
  3. 33
  4. 464
  5. 527
  6. 63 cm
  7. 7512
  8. 83

सिएरपिंस्की कालीन और त्रिभुज में क्षेत्रफल

रोज़मर्रा के जीवन से

बेकर वर्गाकार केक को 9 बराबर टुकड़ों में काटकर बीच वाला खा लेता है: केक का 8/9 भाग बचता है। फिर बचे 8 में से हर एक पर वही करता है: 8/9 का 8/9 बचता है।

सरल परिभाषा

कालीन के हर चरण में क्षेत्रफल का 8/9 बचता है; त्रिभुज के हर चरण में 3/4। n चरणों के बाद बचा क्षेत्रफल = मूल क्षेत्रफल × (8/9)^n (कालीन) और × (3/4)^n (त्रिभुज)। हटाया गया = 1 − बचा भाग।

नियम 1 : कालीन का क्षेत्रफल — हर चरण पर क्षेत्रफल को 8/9 से गुणा करें।

  • आसान: भुजा 9 cm: क्षेत्रफल 81; चरण 1 के बाद 72 cm²।
  • मध्यम: भुजा 27 cm: क्षेत्रफल 729; हटाया 81; बचा 648 cm²।
  • परीक्षा-प्रकार: 2 चरणों के बाद 64/81 बचता है; 3 चरणों के बाद 512/729।

नियम 2 : त्रिभुज का क्षेत्रफल — हर चरण पर क्षेत्रफल को 3/4 से गुणा करें।

  • आसान: क्षेत्रफल 64 cm²: चरण 1 के बाद 48 cm²।
  • मध्यम: क्षेत्रफल 64 cm²: चरण 2 के बाद 36, चरण 3 के बाद 27 cm²।
  • परीक्षा-प्रकार: क्षेत्रफल 144 cm²: 2 चरणों के बाद 144 × 9/16 = 81 cm²।

नियम 3 : हटाया गया क्षेत्रफल — 1 में से बचा भाग घटाएँ।

  • आसान: कालीन चरण 1: 1/9 हटा; त्रिभुज चरण 1: 1/4।
  • मध्यम: 2 चरणों के बाद त्रिभुज: 1 − 9/16 = 7/16 हटा।
  • परीक्षा-प्रकार: 2 चरणों के बाद कालीन: 1 − 64/81 = 17/81 हटा।
याद रखें

चरण बढ़ने पर बचा क्षेत्रफल शून्य की ओर जाता है, फिर भी आकृति पूरी तरह लुप्त नहीं होती।

सामान्य गलती

हर बार 8/9 से गुणा करने की जगह 1/9 घटाना। 2 चरणों के बाद कालीन 64/81 रखता है, 7/9 नहीं।

शॉर्टकट

बचा भाग लें, फिर गुणा करें। याद रखने की युक्ति : "कालीन 9 में 8, त्रिभुज 4 में 3 - गुणा करो, घटाओ नहीं"।

अंतर पहचानें

बिंदुकालीनत्रिभुज
हर चरण में बचता है8/93/4
2 चरणों के बाद64/819/16
2 चरणों के बाद हटा17/817/16

अभ्यास के प्रश्न

आसान
  1. 1चरण 1 के बाद कालीन का कितना भाग बचता है?
  2. 2कालीन की भुजा 9 cm है। चरण 1 के बाद बचा क्षेत्रफल ज्ञात कीजिए।
  3. 364 cm² क्षेत्रफल का त्रिभुज लिया गया। चरण 1 के बाद बचा क्षेत्रफल ज्ञात कीजिए।
मध्यम
  1. 4चरण 2 के बाद कालीन का बचा भाग ज्ञात कीजिए।
  2. 564 cm² का त्रिभुज: चरण 3 के बाद बचा क्षेत्रफल ज्ञात कीजिए।
  3. 62 चरणों के बाद त्रिभुज का हटाया गया भाग ज्ञात कीजिए।
चुनौतीपूर्ण
  1. 7कालीन की भुजा 27 cm है। चरण 1 में हटाया गया क्षेत्रफल ज्ञात कीजिए।
  2. 8चरण 2 के बाद किसका क्षेत्रफल अधिक बचता है: कालीन या त्रिभुज?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
  1. 18/9
  2. 272 cm²
  3. 348 cm²
  4. 464/81
  5. 527 cm²
  6. 67/16
  7. 781 cm²
  8. 8कालीन (64/81 > 9/16)

कोच स्नोफ्लेक

रोज़मर्रा के जीवन से

समुद्र तट की कल्पना कीजिए: जितना पास से देखें उतनी अधिक खाड़ियाँ और उभार दिखते हैं, इसलिए छोटे पैमाने से नापा तट अधिक लंबा निकलता है। कोच स्नोफ्लेक इसका सुंदर नमूना है।

सरल परिभाषा

समबाहु त्रिभुज से शुरू करें। हर चरण में हर भुजा के तीन बराबर भाग करें, बीच वाला हटाएँ और वहाँ छोटा समबाहु "उभार" (दो टुकड़े) लगाएँ। हर भुजा 4 टुकड़ों की हो जाती है, हर टुकड़ा 1/3 लंबाई का, इसलिए परिमाप 4/3 से गुणा होता है।

31248

आकृति में : भुजाओं की संख्या: 3, 12, 48, ...

नियम 1 : भुजाएँ गिनें — हर चरण में भुजाओं की संख्या 4 से गुणा: 3 × 4^n।

  • आसान: चरण 1: 12 भुजाएँ।
  • मध्यम: चरण 2: 48 भुजाएँ; चरण 3: 192 भुजाएँ।
  • परीक्षा-प्रकार: एक मूल भुजा 4 टुकड़ों की, फिर 16 टुकड़ों की हो जाती है।

नियम 2 : एक टुकड़े की लंबाई — हर चरण में 3 से भाग: मूल भुजा ÷ 3^n।

  • आसान: भुजा 27 cm: चरण 1 के टुकड़े 9 cm।
  • मध्यम: भुजा 27 cm: चरण 2 के टुकड़े 3 cm; चरण 3 के 1 cm।
  • परीक्षा-प्रकार: भुजा 81 cm: चरण 2 के टुकड़े 9 cm।

नियम 3 : परिमाप — 3 × भुजा से शुरू करें, फिर हर चरण पर 4/3 से गुणा करें।

  • आसान: भुजा 9 cm: 27 → चरण 1 पर 36 cm।
  • मध्यम: भुजा 9 cm: चरण 2 पर 36 × 4/3 = 48 cm।
  • परीक्षा-प्रकार: भुजा 6 cm: 18 → 24 → 32 cm।
याद रखें

परिमाप बिना सीमा बढ़ता है, पर पूरा स्नोफ्लेक हमेशा एक वृत्त के भीतर आता है, इसलिए क्षेत्रफल सीमित रहता है।

सामान्य गलती

यह मानना कि उभार केवल एक भुजा पर लगता है या हर टुकड़ा 1/2 लंबाई का होता है। हर भुजा बदलती है और हर नया टुकड़ा 1/3 लंबाई का।

शॉर्टकट

भुजाएँ ×4, लंबाई ÷3, परिमाप ×4/3। याद रखने की युक्ति : "चौगुनी भुजाएँ, एक-तिहाई लंबाई"।

अंतर पहचानें

बिंदुभुजाएँपरिमाप
हर चरण में× 4× 4/3
चरण 2 (शुरुआत 3 और 27)4848
प्रवृत्तिबढ़ता हैअसीमित बढ़ता है

अभ्यास के प्रश्न

आसान
  1. 1कोच स्नोफ्लेक के चरण 1 पर कितनी भुजाएँ होती हैं?
  2. 2भुजा 27 cm: चरण 1 पर टुकड़े की लंबाई ज्ञात कीजिए।
  3. 3भुजा 9 cm: चरण 1 पर परिमाप ज्ञात कीजिए।
मध्यम
  1. 4चरण 3 पर कितनी भुजाएँ?
  2. 5भुजा 9 cm: चरण 2 पर परिमाप ज्ञात कीजिए।
  3. 6भुजा 81 cm: चरण 2 पर टुकड़ा ज्ञात कीजिए।
चुनौतीपूर्ण
  1. 7भुजा 6 cm: चरण 2 पर परिमाप ज्ञात कीजिए।
  2. 89 लंबाई का रेखाखंड कोच वक्र बना। चरण 2 पर लंबाई ज्ञात कीजिए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
  1. 112
  2. 29 cm
  3. 336 cm
  4. 4192
  5. 548 cm
  6. 69 cm
  7. 732 cm
  8. 816
Live आकृति

कोच स्नोफ्लेक

ऐप में इस आकृति को हाथ से हिलाकर देख सकते हैं।

ऐप में खोलें

फलक, किनारे, शीर्ष और जाल (नेट)

रोज़मर्रा के जीवन से

एक गत्ते का डिब्बा लीजिए। समतल बगलें फलक हैं, जहाँ दो फलक मिलते हैं वे रेखाएँ किनारे हैं और नुकीले कोने शीर्ष हैं। कुछ किनारों पर काटकर डिब्बे को खोलने पर नेट मिलता है।

सरल परिभाषा

समतल फलकों वाले किसी भी ठोस के लिए V − E + F = 2 (V शीर्ष, E किनारे, F फलक)। n भुजा वाले आधार के प्रिज़्म में n + 2 फलक, 3n किनारे, 2n शीर्ष। n भुजा वाले आधार के पिरामिड में n + 1 फलक, 2n किनारे, n + 1 शीर्ष।

F = 6E = 12V = 88 − 12 + 6 = 2

आकृति में : घनाभ: 8 − 12 + 6 = 2।

नियम 1 : प्रिज़्म — आधार की भुजाएँ n लेकर गिनें: फलक n + 2, किनारे 3n, शीर्ष 2n।

  • आसान: पंचभुजाकार प्रिज़्म (n = 5): 7 फलक, 15 किनारे, 10 शीर्ष।
  • मध्यम: षट्भुजाकार प्रिज़्म (n = 6): 8 फलक, 18 किनारे, 12 शीर्ष; 6 आयत।
  • परीक्षा-प्रकार: 10 भुजा के आधार वाला प्रिज़्म: 12 फलक, 30 किनारे, 20 शीर्ष।

नियम 2 : पिरामिड और यूलर का नियम — पिरामिड: n + 1, 2n, n + 1। V − E + F = 2 से जाँचें या लुप्त संख्या निकालें।

  • आसान: वर्गाधार पिरामिड (n = 4): 5 फलक, 8 किनारे, 5 शीर्ष।
  • मध्यम: V = 12, E = 30: F = 2 − 12 + 30 = 20।
  • परीक्षा-प्रकार: चतुष्फलक: 4 फलक, 6 किनारे, 4 शीर्ष; 4 − 6 + 4 = 2।

नियम 3 : नेट — ठोस का हर फलक लिखें; नेट में वे सभी किनारों से जुड़े दिखने चाहिए।

6 squares

आकृति में : घन का नेट: किनारे से किनारा जुड़े छह वर्ग, मोड़ने पर अतिव्यापन नहीं।

  • आसान: घन: 6 वर्ग। त्रिभुजाकार प्रिज़्म: 2 त्रिभुज + 3 आयत।
  • मध्यम: वर्गाधार पिरामिड: 1 वर्ग + 4 त्रिभुज।
  • परीक्षा-प्रकार: बेलन: 2 वृत्त + 1 आयत।
याद रखें

वक्र सतह वाले ठोसों (गोला, बेलन, शंकु) पर n + 2 जैसी गिनती लागू नहीं होती, पर नेट उनके समतल और वक्र भाग दिखाता है।

सामान्य गलती

फलक और किनारे में भ्रम, या प्रिज़्म के ऊपर-नीचे के फलक भूल जाना। त्रिभुज आधार वाले प्रिज़्म में 2 + 3 = 5 फलक।

शॉर्टकट

V − E + F = 2। याद रखने की युक्ति : "शीर्ष घटा किनारे जोड़ फलक बराबर दो"।

अंतर पहचानें

बिंदुप्रिज़्म (n भुजा)पिरामिड (n भुजा)
फलकn + 2n + 1
किनारे3n2n
शीर्ष2nn + 1

अभ्यास के प्रश्न

आसान
  1. 1घनाभ में कितने फलक, किनारे और शीर्ष होते हैं?
  2. 2प्रिज़्म के आधार की 5 भुजाएँ हैं। उसके फलक ज्ञात कीजिए।
  3. 3घन के नेट में क्या होता है?
मध्यम
  1. 4पिरामिड के आधार की 10 भुजाएँ हैं। उसके किनारे ज्ञात कीजिए।
  2. 5V = 12 और E = 30। F ज्ञात कीजिए।
  3. 6त्रिभुजाकार प्रिज़्म के नेट में क्या होता है?
चुनौतीपूर्ण
  1. 7प्रिज़्म के आधार की 10 भुजाएँ हैं। उसके शीर्ष ज्ञात कीजिए।
  2. 8एक ठोस के लिए V = 8 और F = 6। E ज्ञात कीजिए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
  1. 16, 12, 8
  2. 27
  3. 36 वर्ग
  4. 420
  5. 520
  6. 62 त्रिभुज, 3 आयत
  7. 720
  8. 812

दृश्य और घनों के ढेर

रोज़मर्रा के जीवन से

बच्चा ब्लॉकों की मीनारें बनाता है। ऊपर से केवल ऊपरी सिरे दिखते हैं; सामने से हर स्तंभ की ऊँचाई दिखती है। एक ही ठोस एक ओर से वृत्त और दूसरी ओर से आयत जैसा दिख सकता है।

सरल परिभाषा

ऊपरी दृश्य, सामने का दृश्य और बगल का दृश्य ठोस को ऊपर, सामने और बगल से देखने पर मिलने वाली समतल बाहरी रेखाएँ हैं। घनों के ढेर के ऊपरी दृश्य में हर स्तंभ के लिए एक वर्ग होता है और कुल घन स्तंभों की ऊँचाइयों का योग होते हैं।

213112top view: 6 squarescubes: 2+1+3+1+1+2 = 10

आकृति में : ऊपरी दृश्य की ऊँचाइयों का योग कुल घन: 10।

नियम 1 : सरल ठोसों की रूपरेखा — कल्पना कीजिए कि ठोस दीवार से गुज़र रहा है: छेद रूपरेखा दिखाता है।

  • आसान: बेलन: ऊपर से वृत्त, बगल से आयत।
  • मध्यम: शंकु: ऊपर से वृत्त, बगल से त्रिभुज। गोला: हर दिशा से वृत्त।
  • परीक्षा-प्रकार: जिस बेलन की ऊँचाई व्यास के बराबर हो वह बगल से वर्ग और ऊपर से वृत्त दिखाता है।

नियम 2 : ढेर में घन गिनें — सब स्तंभों की ऊँचाइयाँ जोड़ें। ऊपरी दृश्य के वर्ग = स्तंभों की संख्या।

  • आसान: ऊँचाइयाँ 3, 2, 1: 6 घन।
  • मध्यम: ऊँचाइयाँ 4, 1, 2, 3: 10 घन और ऊपरी दृश्य में 4 वर्ग।
  • परीक्षा-प्रकार: 3 लंबा, 2 चौड़ा, 4 ऊँचा ब्लॉक: 3 × 2 × 4 = 24 घन।

नियम 3 : सामने का दृश्य और विशेष दृश्य — सामने का दृश्य हर स्थान पर सबसे ऊँचा स्तंभ दिखाता है। आइसोमेट्रिक चित्र में घन षट्भुजाकार रेखा वाला दिखता है। सीधा नीचे पड़ता सूर्य का प्रकाश वही आकार और माप वाली छाया बनाता है।

  • आसान: ऊँचाइयाँ 2, 1, 3, 1: सामने के दृश्य में सबसे ऊँचा 3।
  • मध्यम: ऊँचाइयाँ 1, 4, 2: सामने की रेखा 4 तक पहुँचती है।
  • परीक्षा-प्रकार: वर्गाधार पिरामिड: ऊपर से वर्ग, बगल से त्रिभुज।
याद रखें

एक दृश्य कभी पर्याप्त नहीं होता: वृत्त जैसा ऊपरी दृश्य गोला, बेलन या शंकु हो सकता है, इसलिए कम से कम दो दृश्य जाँचें।

सामान्य गलती

केवल दिखने वाले घन गिनना। पीछे और नीचे छिपे घन भी कुल में गिने जाते हैं।

शॉर्टकट

ऊपर से = स्तंभ, ऊँचाइयाँ जोड़ें = घन। याद रखने की युक्ति : "ऊपर से मीनारें गिनो, ऊँचाई से ब्लॉक गिनो"।

अंतर पहचानें

बिंदुऊपरी दृश्यसामने का दृश्य
दिखाता हैस्तंभऊँचाइयाँ
बेलनवृत्तआयत
शंकुवृत्तत्रिभुज

अभ्यास के प्रश्न

आसान
  1. 1बेलन ऊपर से क्या दिखाता है?
  2. 2ढेरों की ऊँचाइयाँ 3, 2, 1। कुल कितने घन?
  3. 3शंकु बगल से क्या दिखाता है?
मध्यम
  1. 4ढेरों की ऊँचाइयाँ 4, 1, 2, 3। कुल कितने घन?
  2. 5ऊँचाइयाँ 2, 1, 3, 1 के लिए ऊपरी दृश्य में कितने वर्ग?
  3. 63 लंबे, 2 चौड़े, 4 ऊँचे ब्लॉक में कितने इकाई घन आते हैं?
चुनौतीपूर्ण
  1. 7कौन-सा ठोस बगल से वर्ग और ऊपर से वृत्त दिखाता है?
  2. 8ऊँचाइयाँ 1, 4, 2: सामने के दृश्य में अधिकतम ऊँचाई और कुल घन ज्ञात कीजिए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
  1. 1वृत्त
  2. 26
  3. 3त्रिभुज
  4. 410
  5. 54
  6. 624
  7. 7ऊँचाई व्यास के बराबर वाला बेलन
  8. 84 और 7