Question 33 of 46advanced🔧 ApplyNumerical4 marks

एक चक्रीय चतुर्भुज की भुजाएँ 5, 5, 12 और 12 इकाई हैं। चतुर्भुज का क्षेत्रफल ज्ञात कीजिए।

Correct Answer

60 वर्ग इकाई

Exercise: अंतिम प्रश्नावली | Q: 10 | (Page 114)
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Explanation

चक्रीय चतुर्भुज के सम्मुख कोणों का योग 180∘180^{\circ} होता है। इस गुण का उपयोग करके हम विकर्ण द्वारा बने दो त्रिभुजों के कोणों के बीच संबंध स्थापित कर सकते हैं। कोण-नियम (cosine rule) और त्रिभुज के क्षेत्रफल के सूत्र 12absin⁡θ\frac{1}{2}ab\sin\theta का उपयोग करके हम दोनों त्रिभुजों के क्षेत्रफल का योग ज्ञात करते हैं, जो चतुर्भुज का कुल क्षेत्रफल है।

Solution Steps

  1. चरण 1: मान लीजिए चक्रीय चतुर्भुज ABCD है, जिसमें AB=5AB = 5, BC=5BC = 5, CD=12CD = 12 और DA=12DA = 12 हैं। चक्रीय चतुर्भुज के गुण के अनुसार, सम्मुख कोणों का योग 180∘180^{\circ} होता है। अतः ∠B+∠D=180∘  ⟹  ∠D=180∘−∠B\angle B + \angle D = 180^{\circ} \implies \angle D = 180^{\circ} - \angle B।

  2. चरण 2: विकर्ण AC खींचने पर चतुर्भुज ΔABC\Delta ABC और ΔADC\Delta ADC में विभाजित हो जाता है। ΔABC\Delta ABC में कोण-नियम (cosine rule) लगाने पर: AC2=AB2+BC2−2⋅AB⋅BC⋅cos⁡B=52+52−2(5)(5)cos⁡B=50−50cos⁡BAC^2 = AB^2 + BC^2 - 2 \cdot AB \cdot BC \cdot \cos B = 5^2 + 5^2 - 2(5)(5)\cos B = 50 - 50\cos B।

  3. चरण 3: ΔADC\Delta ADC में कोण-नियम लगाने पर: AC2=AD2+CD2−2⋅AD⋅CD⋅cos⁡D=122+122−2(12)(12)cos⁡D=288−288cos⁡DAC^2 = AD^2 + CD^2 - 2 \cdot AD \cdot CD \cdot \cos D = 12^2 + 12^2 - 2(12)(12)\cos D = 288 - 288\cos D। चूँकि ∠D=180∘−∠B\angle D = 180^{\circ} - \angle B, अतः cos⁡D=−cos⁡B\cos D = -\cos B। दोनों समीकरणों की तुलना करने पर: 50−50cos⁡B=288+288cos⁡B  ⟹  338cos⁡B=−238  ⟹  cos⁡B=−11916950 - 50\cos B = 288 + 288\cos B \implies 338\cos B = -238 \implies \cos B = -\frac{119}{169}।

  4. चरण 4: अब, sin⁡B=1−cos⁡2B=1−(−119169)2=1440028561=120169\sin B = \sqrt{1 - \cos^2 B} = \sqrt{1 - \left(-\frac{119}{169}\right)^2} = \sqrt{\frac{14400}{28561}} = \frac{120}{169}। चूँकि ∠D=180∘−∠B\angle D = 180^{\circ} - \angle B, अतः sin⁡D=sin⁡B=120169\sin D = \sin B = \frac{120}{169}।

  5. चरण 5: चतुर्भुज का क्षेत्रफल = ΔABC\Delta ABC का क्षेत्रफल + ΔADC\Delta ADC का क्षेत्रफल। =12(5)(5)sin⁡B+12(12)(12)sin⁡D=1500169+8640169=10140169=60= \frac{1}{2}(5)(5)\sin B + \frac{1}{2}(12)(12)\sin D = \frac{1500}{169} + \frac{8640}{169} = \frac{10140}{169} = 60 वर्ग इकाई।