दर्शाइए कि यदि एक आयत किसी वृत्त के अंतर्गत है तो उसके विकर्णों का प्रतिच्छेदन बिंदु वृत्त के केंद्र पर ही स्थित होगा।
दिया गया है: एक आयत ABCD किसी वृत्त के अंतर्गत है, जिसका केंद्र O है। आयत के विकर्ण AC और BD एक-दूसरे को बिंदु P पर प्रतिच्छेद करते हैं।
हम जानते हैं कि आयत के दोनों विकर्ण समान लंबाई के होते हैं और वे एक-दूसरे को समद्विभाजित करते हैं। इसलिए, और तथा होगा।
चूँकि विकर्ण समान हैं और एक-दूसरे को समद्विभाजित करते हैं, इसलिए उनके आधे भाग भी समान होंगे। अतः होगा। यह दर्शाता है कि बिंदु P, आयत के सभी शीर्षों A, B, C और D से समदूरस्थ है।
दूसरी ओर, चूँकि आयत ABCD वृत्त के अंतर्गत है, इसलिए इसके सभी शीर्ष वृत्त पर स्थित हैं। वृत्त का केंद्र O भी वृत्त पर स्थित सभी बिंदुओं से समदूरस्थ होता है, अर्थात है।
हम जानते हैं कि तीन असंरेखीय बिंदुओं से होकर जाने वाला वृत्त अद्वितीय होता है, इसलिए इसका केंद्र भी अद्वितीय होगा। चूँकि बिंदु P और केंद्र O दोनों ही A, B, C, D से समदूरस्थ हैं, इसलिए ये दोनों बिंदु एक ही होने चाहिए। अतः P और O संपाती हैं। इस प्रकार, आयत के विकर्णों का प्रतिच्छेदन बिंदु वृत्त के केंद्र पर ही स्थित होगा।
Explanation
इस प्रश्न में आयत के विकर्णों के गुण और वृत्त के अद्वितीय होने के गुण का उपयोग किया गया है। आयत के विकर्ण बराबर होते हैं और एक-दूसरे को समद्विभाजित करते हैं, जिससे उनका प्रतिच्छेदन बिंदु सभी शीर्षों से समदूरस्थ होता है। वृत्त का केंद्र भी वृत्त पर स्थित सभी बिंदुओं से समदूरस्थ होता है। चूँकि तीन असंरेखीय बिंदुओं से गुजरने वाला वृत्त अद्वितीय होता है, इसलिए दोनों समदूरस्थ बिंदु एक ही होंगे।
Solution Steps
चरण 1: मान लीजिए आयत ABCD वृत्त के अंतर्गत है जिसका केंद्र O है। विकर्ण AC और BD बिंदु P पर प्रतिच्छेद करते हैं।
चरण 2: आयत के गुणों के अनुसार, विकर्ण समान होते हैं और एक-दूसरे को समद्विभाजित करते हैं। अतः होगा।
चरण 3: चूँकि आयत वृत्त के अंतर्गत है, वृत्त का केंद्र O भी सभी शीर्षों से समदूरस्थ है, अर्थात है।
चरण 4: तीन असंरेखीय बिंदुओं से गुजरने वाला वृत्त अद्वितीय होता है, इसलिए केंद्र अद्वितीय होगा। अतः बिंदु P और केंद्र O संपाती होंगे, जिससे सिद्ध होता है कि विकर्णों का प्रतिच्छेदन बिंदु वृत्त के केंद्र पर ही होगा।