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खंडों में कार्य
गणित में, खंडानुसार फलन एक महत्वपूर्ण अवधारणा है, विशेषकर कक्षा 11 की गणित में। खंडानुसार फलन को समझना छात्रों को अव्यक्तिक समीकरणों, ग्राफ आकृतियों और वास्तविक दुनिया के परिदृश्यों के बीच संबंध बनाने में मदद करेगा, जहां अलग-अलग नियम अलग-अलग अंतराल पर लागू होते हैं। यह व्याख्या खंडानुसार फलन की परिभाषा, कार्यप्रणाली, उदाहरण और अनुप्रयोगों में गहराई से जाएगी।
खंडानुसार फलन क्या होते हैं?
एक खंडानुसार फलन एक फलन होता है जो कई उप-फलनों द्वारा परिभाषित होता है, जिनमें से प्रत्येक फलन डोमेन के एक विशेष अंतराल पर लागू होता है। पूरी डोमेन के लिए एक ही अभिव्यक्ति होने के बजाय, एक खंडानुसार फलन में इसकी डोमेन के विभिन्न हिस्सों के लिए अलग-अलग अभिव्यक्तियां होती हैं। इसका अर्थ है कि आउटपुट की गणना करने का नियम इनपुट मान के आधार पर बदलता है।
खंडानुसार फलन आमतौर पर निम्नलिखित प्रारूप में लिखा जाता है:
f(x) = { { अभिव्यक्ति1, शर्त1 } { अभिव्यक्ति2, शर्त2 } { अभिव्यक्ति3, शर्त3 } , ,
आइए इसे विश्लेषण करें:
अभिव्यक्ति1, अभिव्यक्ति2, अभिव्यक्ति3,...
: ये खंडानुसार फलन की विभिन्न उप-फलन या अभिव्यक्तियां हैं।शर्त1, शर्त2, शर्त3,...
: प्रत्येक अभिव्यक्ति एक शर्त या डोमेन के अंतराल से मेल खाती है जिसके लिए अभिव्यक्ति मान्य है।
एक खंडानुसार फलन प्रत्येक x-मूल्य के लिए किस अभिव्यक्ति का उपयोग करना है, यह तय करने के लिए शर्त की जांच करता है।
कार्य को टुकड़ों में देखने की प्रक्रिया
आइए इस अवधारणा को दृश्य रूप में समझाने के लिए एक उदाहरण लें:
मान लें कि खंडानुसार फलन इस प्रकार परिभाषित है:
f(x) = { { x + 2, x < 0 } { 3x, 0 ≤ x < 2 } { 2x – 1, x ≥ 2 } ,
इस फलन के तीन भाग या खंड हैं:
- यदि
x < 0
,f(x) = x + 2
एक रेखीय फलन है जिसकी ढाल 1 है और y-अवरोधक 2 पर है। - यदि
0 ≤ x < 2
,f(x) = 3x
। यह भी एक रेखीय फलन है, लेकिन इसकी ढाल 3 है और यह मूल बिंदु से गुजरता है। - यदि
x ≥ 2
,f(x) = 2x - 1
भी एक रेखीय फलन है जिसकी ढाल 2 है और y-अवरोधक -1 पर है।
उपर्युक्त ग्राफ़ खंडानुसार फलन को तीन रेखा खंडों के साथ दिखाता है, जिनमें से प्रत्येक को स्पष्टता के लिए अलग-अलग रंगे गए हैं:
- रेड लाइन
f(x) = x + 2
को दर्शाती है जबx < 0
। - ग्रीन लाइन
f(x) = 3x
को दर्शाती है जब0 ≤ x < 2
। - ब्लू लाइन
f(x) = 2x - 1
को दर्शाती है जबx ≥ 2
।
टुकड़ों में कार्य को हल करना
जब एक खंडानुसार फलन दिया जाता है, उसे हल करने का अर्थ है किसी विशेष x-मूल्य के लिए फलन के मान का निर्धारण करना। खंडानुसार फलन को हल करने के चरण इस प्रकार हैं:
- निर्धारित करें कि दिए गए x-मूल्य का कौन सा स्थान या अंतराल आता है।
- सम्बंधित अभिव्यक्ति का उपयोग करके फलन का मान गणना करें।
उदाहरण 1
आइए पहले परिभाषित खंडानुसार फलन को विभिन्न x मूल्यों के लिए हल करें:
f(x) = x + 2
जहां x < 0
, f(x) = 3x
जहां 0 ≤ x < 2
, f(x) = 2x - 1
जहां x ≥ 2
।
- x = -3 के लिए: क्योंकि
-3 < 0
,f(x) = x + 2
का उपयोग करें।
f(-3) = -3 + 2 = -1
0 ≤ x < 2
, f(x) = 3x
का उपयोग करें।f(0) = 3(0) = 0
0 ≤ x < 2
, f(x) = 3x
का उपयोग करें।f(1.5) = 3(1.5) = 4.5
x ≥ 2
, f(x) = 2x - 1
का उपयोग करें।f(2) = 2(2) - 1 = 3
x ≥ 2
, f(x) = 2x - 1
का उपयोग करें।f(3) = 2(3) - 1 = 5
खंडानुसार फलनों का अनुप्रयोग
खंडानुसार फलन वास्तविक दुनिया में व्यापक रूप से प्रयुक्त होते हैं। यहां कुछ प्रमुख क्षेत्रों की सूची है जहां उनका अनुप्रयोग किया जाता है:
- कर स्लैब: कर की दरें अक्सर आय के विशेष स्तरों पर भिन्न होती हैं, जिससे करों का एक आदर्श उदाहरण बनता है। आय के विभिन्न हिस्सों पर भिन्न दरों पर कर लगाया जा सकता है।
- शिपिंग लागत: कुछ शिपिंग कंपनियां वजन के आधार पर भिन्न दरें चार्ज करती हैं। उदाहरण के लिए, पहले किलोग्राम का एक निश्चित मूल्य हो सकता है, और अतिरिक्त किलोग्राम में भिन्न दर होती है।
- उपयोगिता मूल्य निर्धारण: बिजली और पानी के बिलों में अक्सर खंडानुसार घटक शामिल होते हैं, जहां खपत के विभिन्न हिस्सों पर भिन्न दरों पर बिल लगाया जाता है।
- भौतिकी: भौतिकी में, कई समस्याएं टुकड़ों में कार्यों को विभाजित करके सरल की जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, एक वस्तु की गति जो अलग-अलग अंतराल पर भिन्न गति से चलती है।
उदाहरण 2: वास्तविक विश्व कर समस्या
मान लीजिए कि सरल कर प्रणाली इस प्रकार परिभाषित है:
कर(आय) = { { 0.1 * आय, 0 ≤ आय ≤ 10000 } { 1000 + 0.2 * (आय - 10000), 10000 < आय ≤ 20000 } { 3000 + 0.3 * (आय - 20000), आय > 20000 } ,
यह फलन संकेत करता है कि:
- पहले $10,000 की आय पर कर 10% होता है आय का।
- आय का $10,001 और $20,000 के बीच, कर $1000 होता है और $10,000 से अधिक राशि की 20%।
- $20,000 से अधिक आय पर कर $3,000 होता है और $20,000 से अधिक राशि की 30%।
विभिन्न आयों के लिए कर की गणना
- आय $9,000 के लिए: क्योंकि
0 ≤ आय ≤ 10000
,0.1 * आय
का उपयोग करें।
कर(9000) = 0.1 * 9000 = 900
10000 < आय ≤ 20000
, 1000 + 0.2 * (आय - 10000)
का उपयोग करें।कर(15000) = 1000 + 0.2 * (15000 - 10000) = 1000 + 0.2 * 5000 = 2000
आय > 20000
, 3000 + 0.3 * (आय - 20000)
का उपयोग करें।कर(30000) = 3000 + 0.3 * (30000 - 20000) = 3000 + 0.3 * 10000 = 6000
खंडानुसार फलन बनाना और व्याख्या करना
जब आपको एक परिदृश्य या समस्या दी जाती है, तो आप खंडानुसार फलन को निम्नलिखित रूप से बना सकते हैं:
- विभिन्न अंतराल या स्थितियों की पहचान करना जो विभिन्न उप-कार्यों की आवश्यकता होती है।
- हर अंतराल या स्थिति के लिए सम्बंधित अभिव्यक्ति का निर्माण करें।
- सुनिश्चित करें कि स्थितियां इनपुट चर, आमतौर पर x, के सभी संभावित मानों को कवर करती हैं।
उदाहरण 3: एक कस्टम खंडानुसार फलन डिजाइन करना
मान लीजिए हमें एक स्नातक के लिए एक फलन डिज़ाइन करना है जो उसकी शैक्षणिक उपलब्धियों के आधार पर छात्रवृत्ति प्राप्त करता है, जिस प्रकार परिभाषित है:
छात्रवृत्ति फलन:
छात्रवृत्ति (ग्रेड प्रतिशत) = { {$500, ग्रेड प्रतिशत < 60 } {$1000 + 10 * (ग्रेड प्रतिशत - 60), 60 ≤ ग्रेड प्रतिशत < 80 } {$2500, ग्रेड प्रतिशत ≥ 80 } ,
- यदि छात्र का ग्रेड प्रतिशत 60 से कम है, तो उन्हें $500 की राशि दी जाएगी।
- यदि ग्रेड प्रतिशत 60 और 80 के बीच है, तो उन्हें $1,000 और हर प्रतिशत बिंदु के लिए $10 प्राप्त होगा जो 60 से अधिक है।
- यदि छात्र ने 80% या अधिक अंक प्राप्त किए हैं तो उसे $2500 की राशि दी जाएगी।
छात्रवृत्ति की राशि की गणना
- ग्रेड प्रतिशत के लिए 55:
$500
का उपयोग करें।
छात्रवृत्ति(55) = $500
$1000 + 10 * (ग्रेड प्रतिशत - 60)
का उपयोग करें।छात्रवृत्ति(75) = $1000 + 10 * (75 – 60) = $1000 + 150 = $1150
$2500
का उपयोग करें।छात्रवृत्ति(85) = $2500
खंडानुसार क्रियाओं को समझकर, छात्र जटिल परिदृश्यों को प्रबंधनीय घटकों में विभाजित करना, डेटा का विश्लेषण करना, और इनपुट स्थितियों के आधार पर आउटपुट निर्धारित करना सीखते हैं। खंडानुसार क्रियाओं की व्याख्या और निर्माण की क्षमता गणित और वास्तविक दुनिया की समस्या समाधान में बढ़ती मूल्यवान हो रही है। जैसे-जैसे छात्र अपनी गणित शिक्षा में आगे बढ़ते हैं, वे उन जटिल कार्यों का सामना कर सकते हैं जो विभिन्न घटनाओं का वर्णन करने के लिए खंडानुसार परिभाषाएँ उपयोग करते हैं।