कक्षा 10 गणित अध्याय 10 वृत्त – नोट्स, प्रश्न उत्तर, MCQ टेस्ट
कक्षा 10 गणित अध्याय 10 वृत्त – नोट्स, प्रश्न उत्तर, MCQ टेस्ट
Class 10 Maths Chapter 10 Circles Notes, Questions With Answers & 50 MCQ Test (CBSE / Bihar Board)
📜 परिचय (Introduction)
वृत्त एक तल पर उन सभी बिंदुओं का समूह है जो एक निश्चित बिंदु (केंद्र) से समान दूरी (त्रिज्या) पर होते हैं। इस अध्याय में हम मुख्य रूप से 'स्पर्श रेखा' (Tangent) और उसके गुणों का अध्ययन करेंगे।
1. स्पर्श रेखा और छेदक रेखा
1. छेदक रेखा (Secant): वह रेखा जो वृत्त को दो अलग-अलग बिंदुओं पर काटती है। (जैसे हरे रंग की रेखा)
2. स्पर्श रेखा (Tangent): वह रेखा जो वृत्त को केवल एक बिंदु पर छूती है। (जैसे नीले रंग की रेखा)
3. स्पर्श बिंदु (Point of Contact): वह बिंदु जहाँ स्पर्श रेखा वृत्त को छूती है। (बिंदु P)
2. प्रमेय 10.1 (त्रिज्या-स्पर्श रेखा संबंध)
प्रमेय:
वृत्त के किसी बिंदु पर स्पर्श रेखा, स्पर्श बिंदु से जाने वाली त्रिज्या पर लंब (Perpendicular) होती है।
वृत्त के किसी बिंदु पर स्पर्श रेखा, स्पर्श बिंदु से जाने वाली त्रिज्या पर लंब (Perpendicular) होती है।
OP ⊥ XY (अर्थात ∠OPY = 90°)
उदाहरण 1:
एक बिंदु Q से एक वृत्त पर स्पर्श रेखा की लंबाई 24 cm है और केंद्र से Q की दूरी 25 cm है। वृत्त की त्रिज्या ज्ञात करें।
हल:
1. यहाँ एक समकोण त्रिभुज बनेगा (क्योंकि त्रिज्या स्पर्श रेखा पर लंब है)।
2. कर्ण (OQ) = 25 cm, आधार (PQ) = 24 cm, लंब (r) = ?
3. पाइथागोरस प्रमेय से:
OQ² = OP² + PQ²
(25)² = r² + (24)²
625 = r² + 576
r² = 625 - 576 = 49
r = √49 = 7 cm
एक बिंदु Q से एक वृत्त पर स्पर्श रेखा की लंबाई 24 cm है और केंद्र से Q की दूरी 25 cm है। वृत्त की त्रिज्या ज्ञात करें।
हल:
1. यहाँ एक समकोण त्रिभुज बनेगा (क्योंकि त्रिज्या स्पर्श रेखा पर लंब है)।
2. कर्ण (OQ) = 25 cm, आधार (PQ) = 24 cm, लंब (r) = ?
3. पाइथागोरस प्रमेय से:
OQ² = OP² + PQ²
(25)² = r² + (24)²
625 = r² + 576
r² = 625 - 576 = 49
r = √49 = 7 cm
3. प्रमेय 10.2 (बाह्य बिंदु से स्पर्श रेखाएँ)
प्रमेय:
बाह्य बिंदु (External Point) से वृत्त पर खींची गई दो स्पर्श रेखाओं की लंबाइयाँ बराबर होती हैं।
बाह्य बिंदु (External Point) से वृत्त पर खींची गई दो स्पर्श रेखाओं की लंबाइयाँ बराबर होती हैं।
यदि T बाहरी बिंदु है और TP, TQ स्पर्श रेखाएँ हैं, तो
TP = TQ
TP = TQ
उदाहरण 2:
यदि TP और TQ केंद्र O वाले वृत्त पर दो स्पर्श रेखाएँ इस प्रकार हैं कि ∠POQ = 110° है, तो ∠PTQ ज्ञात करें।
हल:
1. हम जानते हैं कि त्रिज्या और स्पर्श रेखा के बीच का कोण 90° होता है।
(∠OPT = 90° और ∠OQT = 90°)
2. चतुर्भुज POQT में चारों कोणों का योग 360° होता है।
∠POQ + ∠OPT + ∠OQT + ∠PTQ = 360°
110° + 90° + 90° + ∠PTQ = 360°
290° + ∠PTQ = 360°
∠PTQ = 360° - 290° = 70°
यदि TP और TQ केंद्र O वाले वृत्त पर दो स्पर्श रेखाएँ इस प्रकार हैं कि ∠POQ = 110° है, तो ∠PTQ ज्ञात करें।
हल:
1. हम जानते हैं कि त्रिज्या और स्पर्श रेखा के बीच का कोण 90° होता है।
(∠OPT = 90° और ∠OQT = 90°)
2. चतुर्भुज POQT में चारों कोणों का योग 360° होता है।
∠POQ + ∠OPT + ∠OQT + ∠PTQ = 360°
110° + 90° + 90° + ∠PTQ = 360°
290° + ∠PTQ = 360°
∠PTQ = 360° - 290° = 70°
4. महत्वपूर्ण तथ्य (Key Facts)
- 🔸 एक वृत्त पर असंख्य (Infinite) स्पर्श रेखाएँ खींची जा सकती हैं।
- 🔸 वृत्त के अंदर स्थित किसी बिंदु से कोई स्पर्श रेखा नहीं खींची जा सकती।
- 🔸 वृत्त के बाहर स्थित बिंदु से वृत्त पर केवल 2 स्पर्श रेखाएँ खींची जा सकती हैं।
- 🔸 स्पर्श रेखा और त्रिज्या के बीच हमेशा 90° का कोण बनता है।
📝 परीक्षा सारांश (Exam Summary)
- 🛡️ प्रमेय 10.2 (बाहरी बिंदु से स्पर्श रेखा): यह प्रमेय बोर्ड परीक्षा में 3 या 4 नंबर में सिद्ध करने के लिए अक्सर आती है। इसमें RHS सर्वांगसमता का प्रयोग होता है। इसे रट लें।
- 📐 90° का नियम: याद रखें, त्रिज्या और स्पर्श रेखा के स्पर्श बिंदु पर बना कोण हमेशा 90° (समकोण) होता है। अधिकतर गणना वाले प्रश्न इसी पाइथागोरस प्रमेय (H² = P² + B²) से हल होते हैं।
- 🤝 चक्रीय चतुर्भुज: यदि वृत्त के चारों ओर एक चतुर्भुज बना हो (Circumscribing Quadrilateral), तो उसकी आमने-सामने की भुजाओं का योग बराबर होता है (AB + CD = AD + BC)। यह एक बहुत महत्वपूर्ण परिणाम है।
- ⭕ संपूरक कोण: स्पर्श रेखाओं के बीच का कोण और केंद्र पर त्रिज्याओं द्वारा बना कोण संपूरक (Supplementary, योग = 180°) होते हैं। (∠PTQ + ∠POQ = 180°)।
"स्पर्श रेखाओं की लंबाई बराबर होती है (PA = PB) - इस गुण का प्रयोग ज्यामिति के सिद्ध करने वाले प्रश्नों में सबसे अधिक होता है।"
📋 पाठ-आधारित महत्वपूर्ण प्रश्न (Self Test)
(नीचे दिए गए प्रश्नों को हल करें और अपनी तैयारी जांचें)
Q1. (लघु) एक बिंदु Q से एक वृत्त पर स्पर्श रेखा की लंबाई 24 सेमी है और केंद्र से Q की दूरी 25 सेमी है। वृत्त की त्रिज्या ज्ञात कीजिए।
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उत्तर देखें
हल (कदम-दर-कदम):
1. हम जानते हैं कि वृत्त की त्रिज्या स्पर्श रेखा पर लंब (90°) होती है。
यहाँ एक समकोण त्रिभुज बनेगा。
कर्ण (केंद्र से दूरी) = 25 सेमी
आधार (स्पर्श रेखा) = 24 सेमी
लंब (त्रिज्या) = ?
2. पाइथागोरस प्रमेय से:
(त्रिज्या)² + (24)² = (25)²
(त्रिज्या)² + 576 = 625
(त्रिज्या)² = 625 - 576
(त्रिज्या)² = 49
त्रिज्या = 7 सेमी
निष्कर्ष:
अतः वृत्त की त्रिज्या 7 सेमी है。
1. हम जानते हैं कि वृत्त की त्रिज्या स्पर्श रेखा पर लंब (90°) होती है。
यहाँ एक समकोण त्रिभुज बनेगा。
कर्ण (केंद्र से दूरी) = 25 सेमी
आधार (स्पर्श रेखा) = 24 सेमी
लंब (त्रिज्या) = ?
2. पाइथागोरस प्रमेय से:
(त्रिज्या)² + (24)² = (25)²
(त्रिज्या)² + 576 = 625
(त्रिज्या)² = 625 - 576
(त्रिज्या)² = 49
त्रिज्या = 7 सेमी
निष्कर्ष:
अतः वृत्त की त्रिज्या 7 सेमी है。
Q2. (लघु) यदि एक बिंदु P से O केंद्र वाले वृत्त पर PA और PB स्पर्श रेखाएँ परस्पर 80° के कोण पर झुकी हों, तो कोण POA का मान ज्ञात कीजिए।
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उत्तर देखें
हल (कदम-दर-कदम):
1. दोनों स्पर्श रेखाओं के बीच का कुल कोण 80° है。
केंद्र को बिंदु P से मिलाने वाली रेखा इस कोण को आधा (Samdvibhajit) करती है。
इसलिए, कोण APO = 80° / 2 = 40°
2. त्रिभुज OAP में:
कोण OAP = 90° (त्रिज्या और स्पर्श रेखा के बीच का कोण)
कोण APO = 40°
3. तीनों कोणों का योग 180° होता है。
कोण POA + 90° + 40° = 180°
कोण POA + 130° = 180°
कोण POA = 180° - 130°
कोण POA = 50°
निष्कर्ष:
अतः कोण POA का मान 50° है。
1. दोनों स्पर्श रेखाओं के बीच का कुल कोण 80° है。
केंद्र को बिंदु P से मिलाने वाली रेखा इस कोण को आधा (Samdvibhajit) करती है。
इसलिए, कोण APO = 80° / 2 = 40°
2. त्रिभुज OAP में:
कोण OAP = 90° (त्रिज्या और स्पर्श रेखा के बीच का कोण)
कोण APO = 40°
3. तीनों कोणों का योग 180° होता है。
कोण POA + 90° + 40° = 180°
कोण POA + 130° = 180°
कोण POA = 180° - 130°
कोण POA = 50°
निष्कर्ष:
अतः कोण POA का मान 50° है。
Q3. (लघु) 5 सेमी त्रिज्या वाले एक वृत्त के बिंदु P पर स्पर्श रेखा PQ केंद्र O से जाने वाली एक रेखा से बिंदु Q पर इस प्रकार मिलती है कि OQ = 12 सेमी। PQ की लंबाई ज्ञात कीजिए।
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उत्तर देखें
हल (कदम-दर-कदम):
1. OP (त्रिज्या) = 5 सेमी
OQ (केंद्र से दूरी) = 12 सेमी
PQ (स्पर्श रेखा) = ?
कोण P = 90° (क्योंकि त्रिज्या स्पर्श रेखा पर लंब होती है)
2. पाइथागोरस प्रमेय से:
OP² + PQ² = OQ²
(5)² + PQ² = (12)²
25 + PQ² = 144
PQ² = 144 - 25
PQ² = 119
PQ = √119 सेमी
निष्कर्ष:
अतः PQ की लंबाई √119 सेमी है。
1. OP (त्रिज्या) = 5 सेमी
OQ (केंद्र से दूरी) = 12 सेमी
PQ (स्पर्श रेखा) = ?
कोण P = 90° (क्योंकि त्रिज्या स्पर्श रेखा पर लंब होती है)
2. पाइथागोरस प्रमेय से:
OP² + PQ² = OQ²
(5)² + PQ² = (12)²
25 + PQ² = 144
PQ² = 144 - 25
PQ² = 119
PQ = √119 सेमी
निष्कर्ष:
अतः PQ की लंबाई √119 सेमी है。
Q4. (लघु) यदि TP और TQ केंद्र O वाले किसी वृत्त पर दो स्पर्श रेखाएँ इस प्रकार हैं कि कोण POQ = 110° है, तो कोण PTQ ज्ञात कीजिए।
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उत्तर देखें
हल (कदम-दर-कदम):
1. चतुर्भुज POQT में चारों कोणों का योग 360° होता है。
स्पर्श रेखा और त्रिज्या के बीच के कोण (P और Q) 90°-90° होते हैं。
2. इसलिए, केंद्र वाला कोण (POQ) और बाहर वाला कोण (PTQ) मिलकर 180° बनाते हैं (संपूरक होते हैं)।
कोण PTQ + कोण POQ = 180°
कोण PTQ + 110° = 180°
कोण PTQ = 180° - 110°
कोण PTQ = 70°
निष्कर्ष:
अतः कोण PTQ बराबर 70° है。
1. चतुर्भुज POQT में चारों कोणों का योग 360° होता है。
स्पर्श रेखा और त्रिज्या के बीच के कोण (P और Q) 90°-90° होते हैं。
2. इसलिए, केंद्र वाला कोण (POQ) और बाहर वाला कोण (PTQ) मिलकर 180° बनाते हैं (संपूरक होते हैं)।
कोण PTQ + कोण POQ = 180°
कोण PTQ + 110° = 180°
कोण PTQ = 180° - 110°
कोण PTQ = 70°
निष्कर्ष:
अतः कोण PTQ बराबर 70° है。
Q5. (लघु) एक चतुर्भुज ABCD एक वृत्त के परिगत (बाहर) खींचा गया है। यदि AB = 6 सेमी, BC = 9 सेमी और CD = 8 सेमी है, तो AD की लंबाई ज्ञात कीजिए।
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उत्तर देखें
हल (कदम-दर-कदम):
1. वृत्त के बाहर बने चतुर्भुज का एक खास नियम होता है:
आमने-सामने की भुजाओं का योग बराबर होता है。
AB + CD = AD + BC
2. मान रखने पर:
6 + 8 = AD + 9
14 = AD + 9
AD = 14 - 9
AD = 5 सेमी
निष्कर्ष:
अतः AD की लंबाई 5 सेमी है。
1. वृत्त के बाहर बने चतुर्भुज का एक खास नियम होता है:
आमने-सामने की भुजाओं का योग बराबर होता है。
AB + CD = AD + BC
2. मान रखने पर:
6 + 8 = AD + 9
14 = AD + 9
AD = 14 - 9
AD = 5 सेमी
निष्कर्ष:
अतः AD की लंबाई 5 सेमी है。
Q6. (लघु) एक वृत्त की त्रिज्या 4.5 सेमी है। इसकी दो समांतर स्पर्श रेखाओं के बीच की दूरी ज्ञात कीजिए।
👁️
उत्तर देखें
हल (कदम-दर-कदम):
1. दो समांतर स्पर्श रेखाएँ हमेशा व्यास (Diameter) के दोनों सिरों पर होती हैं。
इसलिए उनके बीच की दूरी व्यास के बराबर होती है。
2. त्रिज्या = 4.5 सेमी
व्यास = 2 × त्रिज्या
व्यास = 2 × 4.5
व्यास = 9.0 सेमी
निष्कर्ष:
अतः दोनों रेखाओं के बीच की दूरी 9 सेमी है。
1. दो समांतर स्पर्श रेखाएँ हमेशा व्यास (Diameter) के दोनों सिरों पर होती हैं。
इसलिए उनके बीच की दूरी व्यास के बराबर होती है。
2. त्रिज्या = 4.5 सेमी
व्यास = 2 × त्रिज्या
व्यास = 2 × 4.5
व्यास = 9.0 सेमी
निष्कर्ष:
अतः दोनों रेखाओं के बीच की दूरी 9 सेमी है。
Q7. (लघु) बाह्य बिंदु से वृत्त पर खींची गई स्पर्श रेखाओं की लंबाइयों में क्या संबंध होता है? (उत्तर एक वाक्य में दें और उदाहरण के लिए यदि एक 5 सेमी है तो दूसरी क्या होगी?)
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उत्तर देखें
हल (कदम-दर-कदम):
1. किसी बाहरी बिंदु से वृत्त पर खींची गई दोनों स्पर्श रेखाओं की लंबाइयाँ बराबर होती हैं。
यदि एक स्पर्श रेखा 5 सेमी है, तो दूसरी भी 5 सेमी ही होगी。
1. किसी बाहरी बिंदु से वृत्त पर खींची गई दोनों स्पर्श रेखाओं की लंबाइयाँ बराबर होती हैं。
यदि एक स्पर्श रेखा 5 सेमी है, तो दूसरी भी 5 सेमी ही होगी。
Q8. (दीर्घ) दो संकेंद्रीय वृत्तों (Concentric Circles) की त्रिज्याएँ 5 सेमी और 3 सेमी हैं। बड़े वृत्त की उस जीवा (Chord) की लंबाई ज्ञात कीजिए जो छोटे वृत्त को स्पर्श करती है।
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उत्तर देखें
हल (कदम-दर-कदम):
1. कल्पना करें कि छोटे वृत्त की त्रिज्या लंब (Perpendicular) है और बड़े वृत्त की त्रिज्या कर्ण (Hypotenuse) है。
जीवा, स्पर्श बिंदु पर आधी-आधी बँट जाती है。
2. बड़े वृत्त की त्रिज्या (कर्ण) = 5 सेमी
छोटे वृत्त की त्रिज्या (लंब) = 3 सेमी
जीवा का आधा भाग (आधार) = x
3. पाइथागोरस प्रमेय से:
x² + 3² = 5²
x² + 9 = 25
x² = 25 - 9
x² = 16
x = 4 सेमी
4. यह जीवा की आधी लंबाई है。
पूरी लंबाई = 4 + 4 = 8 सेमी。
निष्कर्ष:
अतः उस जीवा की लंबाई 8 सेमी है。
1. कल्पना करें कि छोटे वृत्त की त्रिज्या लंब (Perpendicular) है और बड़े वृत्त की त्रिज्या कर्ण (Hypotenuse) है。
जीवा, स्पर्श बिंदु पर आधी-आधी बँट जाती है。
2. बड़े वृत्त की त्रिज्या (कर्ण) = 5 सेमी
छोटे वृत्त की त्रिज्या (लंब) = 3 सेमी
जीवा का आधा भाग (आधार) = x
3. पाइथागोरस प्रमेय से:
x² + 3² = 5²
x² + 9 = 25
x² = 25 - 9
x² = 16
x = 4 सेमी
4. यह जीवा की आधी लंबाई है。
पूरी लंबाई = 4 + 4 = 8 सेमी。
निष्कर्ष:
अतः उस जीवा की लंबाई 8 सेमी है。
Q9. (दीर्घ) एक समकोण त्रिभुज ABC, जिसकी भुजाएँ 6 सेमी, 8 सेमी और 10 सेमी हैं, के अंदर एक वृत्त बना है। वृत्त की त्रिज्या ज्ञात कीजिए।
👁️
उत्तर देखें
हल (कदम-दर-कदम):
1. यहाँ कर्ण (Hypotenuse) = 10 सेमी है (सबसे बड़ी भुजा)।
लंब = 6 सेमी और आधार = 8 सेमी。
2. समकोण त्रिभुज के अंदर बने वृत्त की त्रिज्या (r) निकालने का आसान सूत्र:
r = (लंब + आधार - कर्ण) / 2
3. मान रखने पर:
r = (6 + 8 - 10) / 2
r = (14 - 10) / 2
r = 4 / 2
r = 2
निष्कर्ष:
अतः वृत्त की त्रिज्या 2 सेमी है。
1. यहाँ कर्ण (Hypotenuse) = 10 सेमी है (सबसे बड़ी भुजा)।
लंब = 6 सेमी और आधार = 8 सेमी。
2. समकोण त्रिभुज के अंदर बने वृत्त की त्रिज्या (r) निकालने का आसान सूत्र:
r = (लंब + आधार - कर्ण) / 2
3. मान रखने पर:
r = (6 + 8 - 10) / 2
r = (14 - 10) / 2
r = 4 / 2
r = 2
निष्कर्ष:
अतः वृत्त की त्रिज्या 2 सेमी है。
Q10. (दीर्घ) केंद्र O वाले वृत्त के बाह्य बिंदु P से दो स्पर्श रेखाएँ PA और PB खींची गई हैं। यदि वृत्त की त्रिज्या 5 सेमी है और केंद्र से P की दूरी 13 सेमी है, तो चतुर्भुज OAPB का क्षेत्रफल ज्ञात कीजिए।
👁️
उत्तर देखें
हल (कदम-दर-कदम):
1. चतुर्भुज OAPB दो समान समकोण त्रिभुजों (OAP और OBP) से मिलकर बना है。
पहले स्पर्श रेखा PA की लंबाई निकालते हैं。
कर्ण = 13, त्रिज्या (लंब) = 5
PA² = 13² - 5²
PA² = 169 - 25 = 144
PA = 12 सेमी
2. अब त्रिभुज OAP का क्षेत्रफल:
= 1/2 × आधार × ऊँचाई
= 1/2 × PA × OA
= 1/2 × 12 × 5
= 6 × 5 = 30 वर्ग सेमी
3. चूँकि दो त्रिभुज हैं, तो पूरे चतुर्भुज का क्षेत्रफल:
= 2 × 30
= 60 वर्ग सेमी
निष्कर्ष:
अतः चतुर्भुज OAPB का क्षेत्रफल 60 वर्ग सेमी है。
1. चतुर्भुज OAPB दो समान समकोण त्रिभुजों (OAP और OBP) से मिलकर बना है。
पहले स्पर्श रेखा PA की लंबाई निकालते हैं。
कर्ण = 13, त्रिज्या (लंब) = 5
PA² = 13² - 5²
PA² = 169 - 25 = 144
PA = 12 सेमी
2. अब त्रिभुज OAP का क्षेत्रफल:
= 1/2 × आधार × ऊँचाई
= 1/2 × PA × OA
= 1/2 × 12 × 5
= 6 × 5 = 30 वर्ग सेमी
3. चूँकि दो त्रिभुज हैं, तो पूरे चतुर्भुज का क्षेत्रफल:
= 2 × 30
= 60 वर्ग सेमी
निष्कर्ष:
अतः चतुर्भुज OAPB का क्षेत्रफल 60 वर्ग सेमी है。
📘 यह MCQ टेस्ट बोर्ड परीक्षा पैटर्न पर आधारित है।
⏱️ समय: 50 मिनट | ❓ प्रश्न: 50 | 📊 तुरंत परिणाम
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