Chapter 4:

संबंध एवं फलन
Relations and Functions

इस अध्याय में आप संबंधों तथा विभिन्न प्रकार के फलनों, उनके निरूपण और गुणों का अध्ययन करेंगे। इन अवधारणाओं की समझ आगे के गणितीय अध्ययन के लिए अत्यंत आवश्यक है।

This chapter explains how quantities are related, introduces different types of functions, and explores their representations and properties. Mastering these concepts is essential for understanding advanced mathematical topics.

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Relation and function: Part 1

समुच्चयों के कार्तीय गुणन (Cartesian product) की अवधारणा, उन्हें ज्ञात करने की विधि, गुणधर्म और क्रमित युग्मों (ordered pairs) के साथ उनके संबंध को समझाया गया है।

Introduces the concept of Cartesian products (AXB) of two sets, including how to find them, their properties, and how they relate to ordered pairs.

Relation and function: Part 2

संबंध (Relation) की परिभाषा को समुच्चयों के कार्तीय गुणन के उपसमुच्चय के रूप में समझाया गया है, साथ ही प्रांत (domain) और परिसर (range) पर चर्चा की गई है।

Explains the definition of a “Relation” as a subset of the Cartesian product of two sets, along with domain and range.

Relation and function: Part 3

संबंधों के विभिन्न प्रकारों की चर्चा, उन्हें दृश्य रूप (visual representation) में कैसे दर्शाया जाए और समुच्चय सिद्धांत के संदर्भ में उनके गुणधर्म।

Discusses different types of relations, including how they can be represented visually and their properties in the context of set theory.

Relation and function: Part 4

फलन (Function) को एक विशेष प्रकार के संबंध के रूप में परिभाषित करना, जिसमें प्रांत, सह-प्रांत (codomain) और परिसर के साथ-साथ वर्टिकल लाइन टेस्ट की व्याख्या की गई है।

Defines a function as a special type of relation, exploring concepts like domain, codomain, and range, as well as vertical line tests.

Relation and function: Part 5

विभिन्न प्रकार के वास्तविक फलनों (real-valued functions) जैसे अचर, तत्समक, बहुपद और परिमेय फलनों का वर्णन और उनके आलेख (graphs)।

Covers various types of real-valued functions, such as constant, identity, polynomial, and rational functions, along with their graphs.

NOTES

Relations and Functions

Introduction

Relations and Functions are fundamental concepts in mathematics that describe the relationship between two sets. They help us understand how elements of one set are connected to elements of another set. These concepts are widely used in algebra, calculus, computer science, and real-life applications.


Cartesian Product

Product of Two Sets

The Cartesian Product of two non-empty sets A and B is the set of all ordered pairs (a, b) where a ∈ A and b ∈ B.

It is denoted by:

A × B = {(a, b) : a ∈ A and b ∈ B}

If n(A) = m and n(B) = n, then:

n(A × B) = m × n


Relation

What is a Relation?

A relation from set A to set B is any subset of the Cartesian product A × B.

A relation shows how the elements of one set are connected to the elements of another set.


Types of Relations

Important Relations

Some common types of relations are:

  • Empty Relation: Contains no ordered pairs.
  • Universal Relation: Contains all ordered pairs of A × A.
  • Identity Relation: Every element is related to itself.
  • Inverse Relation: Obtained by reversing the ordered pairs.

Function

What is a Function?

A function is a special type of relation in which every element of the domain is associated with exactly one element of the codomain.

It is written as:

f : A → B

where:

  • A = Domain
  • B = Codomain
  • f(A) = Range

Domain, Codomain and Range

Basic Terms

  • Domain: Set of all input values.
  • Codomain: Set of possible output values.
  • Range: Set of actual output values.

The Range is always a subset of the Codomain.


Types of Functions

Different Functions

Important types of functions include:

  • One-One (Injective) Function: Different inputs have different outputs.
  • Many-One Function: Two or more inputs have the same output.
  • Onto (Surjective) Function: Every element of the codomain has at least one pre-image.
  • Into Function: Some elements of the codomain have no pre-image.
  • One-One Onto (Bijective) Function: Both one-one and onto.

Graphs of Functions

Graphical Representation

Functions can be represented graphically on the Cartesian plane.

The graph helps us understand:

  • Domain
  • Range
  • Behaviour of the function

A graph represents a function only if it passes the Vertical Line Test.


Algebra of Real Functions

Operations on Functions

If f(x) and g(x) are two functions, then:

  • (f + g)(x) = f(x) + g(x)
  • (f − g)(x) = f(x) − g(x)
  • (fg)(x) = f(x) × g(x)
  • (f/g)(x) = f(x) ÷ g(x) (where g(x) ≠ 0)

These operations help in solving mathematical problems involving functions.


Applications of Functions

Importance

Functions are used in:

  • Mathematics
  • Physics
  • Economics
  • Engineering
  • Computer Science
  • Statistics

They help represent relationships between different quantities.


Key Points

  • The Cartesian product consists of ordered pairs.
  • A relation is a subset of the Cartesian product.
  • Every function is a relation, but every relation is not a function.
  • A function assigns exactly one output to each input.
  • Domain, codomain, and range are important concepts.
  • Functions are classified as one-one, many-one, onto, into, and bijective.
  • Functions are widely used in mathematics and science.

Chapter Summary

The chapter introduces Cartesian products, relations, and functions. A relation is a connection between two sets, while a function is a special relation where each input has exactly one output. The chapter also explains different types of relations and functions, domain, codomain, range, and operations on functions. These concepts form the foundation for advanced topics in mathematics.

संबंध एवं फलन (Relations and Functions)

परिचय

संबंध (Relation) और फलन (Function) गणित की महत्वपूर्ण अवधारणाएँ हैं, जिनके माध्यम से दो समुच्चयों के बीच संबंध स्थापित किया जाता है। इनका उपयोग बीजगणित, कलन (Calculus), कंप्यूटर विज्ञान तथा अनेक वैज्ञानिक क्षेत्रों में किया जाता है।


कार्तीय गुणनफल

दो समुच्चयों का गुणनफल

दो अशून्य समुच्चयों A तथा B का कार्तीय गुणनफल उन सभी क्रमित युग्मों (a, b) का समुच्चय है, जहाँ—

  • a ∈ A
  • b ∈ B

इसे इस प्रकार लिखा जाता है—

A × B = {(a, b) : a ∈ A तथा b ∈ B}

यदि n(A) = m तथा n(B) = n, तो—

n(A × B) = m × n


संबंध (Relation)

संबंध क्या है?

समुच्चय A से B का कोई भी उपसमुच्चय जो A × B का भाग हो, संबंध कहलाता है।

संबंध दो समुच्चयों के अवयवों के बीच जुड़ाव को दर्शाता है।


संबंधों के प्रकार

मुख्य प्रकार

महत्वपूर्ण संबंध हैं—

  • रिक्त संबंध (Empty Relation)
  • सार्वत्रिक संबंध (Universal Relation)
  • सर्वसमिका संबंध (Identity Relation)
  • प्रतिलोम संबंध (Inverse Relation)

फलन (Function)

फलन क्या है?

फलन एक विशेष प्रकार का संबंध है जिसमें डोमेन (Domain) का प्रत्येक अवयव कोडोमेन (Codomain) के केवल एक अवयव से संबंधित होता है।

इसे इस प्रकार लिखा जाता है—

f : A → B

जहाँ—

  • A = Domain
  • B = Codomain
  • f(A) = Range

डोमेन, कोडोमेन एवं रेंज

महत्वपूर्ण शब्दावली

  • डोमेन (Domain): सभी इनपुट मानों का समुच्चय।
  • कोडोमेन (Codomain): संभावित आउटपुट मानों का समुच्चय।
  • रेंज (Range): वास्तव में प्राप्त आउटपुट मानों का समुच्चय।

रेंज, कोडोमेन का उपसमुच्चय होती है।


फलनों के प्रकार

मुख्य प्रकार

  • एक-एक फलन (One-One / Injective): प्रत्येक इनपुट का अलग आउटपुट।
  • अनेक-एक फलन (Many-One): अनेक इनपुट का एक ही आउटपुट।
  • सर्वांगी (Onto / Surjective): कोडोमेन का प्रत्येक अवयव रेंज में हो।
  • अंतर्गामी (Into): कोडोमेन के कुछ अवयव रेंज में न हों।
  • एक-एक एवं सर्वांगी (Bijective): एक-एक तथा सर्वांगी दोनों।

फलनों का आलेख

Graphical Representation

फलनों को कार्तीय तल पर ग्राफ के रूप में दर्शाया जा सकता है।

ग्राफ की सहायता से—

  • डोमेन
  • रेंज
  • फलन का व्यवहार

आसानी से समझा जा सकता है।

कोई ग्राफ तभी फलन कहलाता है जब वह ऊर्ध्वाधर रेखा परीक्षण (Vertical Line Test) को संतुष्ट करे।


वास्तविक फलनों पर संक्रियाएँ

Operations on Functions

यदि f(x) तथा g(x) दो फलन हैं, तो—

  • (f + g)(x) = f(x) + g(x)
  • (f − g)(x) = f(x) − g(x)
  • (fg)(x) = f(x) × g(x)
  • (f/g)(x) = f(x) ÷ g(x) (जहाँ g(x) ≠ 0)

फलनों के अनुप्रयोग

महत्व

फलनों का उपयोग—

  • गणित
  • भौतिकी
  • अर्थशास्त्र
  • इंजीनियरिंग
  • कंप्यूटर विज्ञान
  • सांख्यिकी

में किया जाता है।

ये विभिन्न राशियों के बीच संबंध को व्यक्त करने में सहायता करते हैं।


मुख्य बिंदु

  • कार्तीय गुणनफल क्रमित युग्मों का समुच्चय है।
  • संबंध, कार्तीय गुणनफल का उपसमुच्चय होता है।
  • प्रत्येक फलन संबंध होता है, परंतु प्रत्येक संबंध फलन नहीं होता।
  • फलन में प्रत्येक इनपुट का केवल एक आउटपुट होता है।
  • डोमेन, कोडोमेन और रेंज महत्वपूर्ण अवधारणाएँ हैं।
  • फलनों के प्रमुख प्रकार—एक-एक, अनेक-एक, सर्वांगी, अंतर्गामी और द्विएक (Bijective) हैं।
  • फलनों का उपयोग गणित एवं विज्ञान के अनेक क्षेत्रों में किया जाता है।

अध्याय सारांश

इस अध्याय में कार्तीय गुणनफल, संबंध एवं फलन की मूल अवधारणाओं का अध्ययन किया गया। संबंध दो समुच्चयों के बीच जुड़ाव को दर्शाता है, जबकि फलन ऐसा विशेष संबंध है जिसमें प्रत्येक इनपुट का केवल एक निश्चित आउटपुट होता है। अध्याय में संबंधों एवं फलनों के प्रकार, डोमेन, कोडोमेन, रेंज तथा फलनों पर संक्रियाओं का भी अध्ययन किया गया, जो आगे की गणित के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं।