13.2-Some Applications
13.2-Some Applications Important Formulae
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13.2 Some Applications
- Graphs are used to represent data visually for better understanding.
- In economics, graphs help in showing the relationship between supply and demand.
- Graphs are used in weather forecasting to represent temperature, rainfall, etc.
- In physics, graphs help to show the relationship between speed, distance, and time.
- In business, bar graphs and pie charts represent sales and market share.
- The slope of a line in a graph can represent speed, growth rate, etc.
- The equation of a line is often written as $y = mx + c$ where $m$ is the slope and $c$ is the y-intercept.
13.2 Some Applications of Graphs
Graphs are a powerful tool for representing and analyzing data in various fields. In this section, we will explore some common applications of graphs in real-world scenarios. Understanding how graphs are used in different situations helps us understand their importance in solving problems and making informed decisions.
1. Representing Data Visually
Graphs help in visually representing data, which makes it easier to interpret and compare values. For example, a bar graph can be used to represent the number of students in different classes, while a line graph can show how the temperature changes over time.
2. Mapping Relationships Between Variables
Graphs are used to show relationships between different variables. For example, in a coordinate plane, we can plot points that represent the relationship between two variables, such as distance and time. The graph can then show whether the relationship is linear, exponential, or follows some other pattern.
3. Traffic Flow
Graphs are widely used in transportation and traffic management. In this context, a graph can represent the flow of vehicles at different times of the day. By studying the graph, traffic engineers can determine the best times for traffic light changes or identify congested areas and suggest improvements.
4. Network Representation
In computer science, graphs are used to represent networks, such as the internet, social media connections, or computer networks. A graph consists of vertices (nodes) and edges (connections between nodes), and is used to model various network structures, such as social networks, communication systems, and transport routes.
5. Solving Problems in Geometry
Graphs are also helpful in solving geometry problems. For example, in a problem involving distances and angles, we can plot the points and draw lines to visualize the situation. The graph can then help to find solutions using algebraic equations or geometric principles.
6. Representing Profit and Loss
In business, graphs can be used to represent financial data such as profits and losses over time. A line graph is commonly used to plot the changes in profit over several months or years, which helps to understand trends and make forecasts. The formula for profit, $P$, over time $t$ can be expressed as:
$$P = R - C$$
Where:
- $R$ is the revenue at time $t$
- $C$ is the cost at time $t$
7. Population Growth
Graphs are often used to show the growth of populations over time. This can be modeled using a line graph or bar chart to represent the population of a country, city, or species in different years. The general form for population growth can be expressed using the formula:
$$P(t) = P_0 e^{rt}$$
Where:
- $P(t)$ is the population at time $t$
- $P_0$ is the initial population
- $r$ is the growth rate
- $t$ is time
- $e$ is the base of the natural logarithm
8. Scheduling and Planning
Graphs are useful for project scheduling and planning. In the Gantt chart, tasks are represented on the horizontal axis, and time is represented on the vertical axis. The bars on the chart show the duration of each task. This helps in organizing tasks efficiently to complete a project on time.
9. Chemical Reactions
Graphs are also applied in science, particularly in chemistry. A graph can show the rate of a chemical reaction over time. For example, a reaction rate graph can help determine how the concentration of reactants changes as the reaction progresses.
13.2- कुछ अनुप्रयोग (Applications)
ग्राफों का अध्ययन केवल गणितीय समस्याओं तक ही सीमित नहीं है, बल्कि इनका उपयोग कई प्रकार की वास्तविक समस्याओं में भी किया जाता है। यहाँ हम कुछ महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों पर चर्चा करेंगे जहाँ ग्राफों का उपयोग किया जाता है।
1. मार्ग निर्धारण (Route Mapping)
ग्राफों का सबसे सामान्य अनुप्रयोग मार्ग निर्धारण में है। उदाहरण के लिए, शहरों के बीच यात्रा करने के लिए सड़क मार्गों को एक ग्राफ के रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है, जहाँ हर शहर को एक बिंदु (Vertex) और सड़क को एक रेखा (Edge) के रूप में दिखाया जाता है।
2. नेटवर्क की संरचना (Network Structure)
इंटरनेट, कंप्यूटर नेटवर्क, और सोशल मीडिया नेटवर्क में भी ग्राफों का महत्वपूर्ण योगदान है। यहाँ हर कंप्युटर या व्यक्ति को एक बिंदु के रूप में और उनके आपसी संबंधों को रेखाओं के रूप में दिखाया जाता है। इस प्रकार का ग्राफ एक नेटवर्क को दर्शाता है।
3. सोसियल नेटवर्क (Social Network)
सोशल नेटवर्किंग साइट्स (जैसे फेसबुक, ट्विटर) में उपयोगकर्ता और उनके रिश्तों को ग्राफ के रूप में दिखाया जाता है। यहाँ प्रत्येक उपयोगकर्ता एक वर्टेक्स (Vertex) है और उनके बीच के रिश्ते, जैसे मित्रता या अनुसरण, एक एज (Edge) द्वारा व्यक्त होते हैं।
4. ट्रांसपोर्टेशन समस्याएँ (Transportation Problems)
कभी-कभी हमें एक स्थान से दूसरे स्थान तक जाने के लिए सबसे छोटे या सबसे सस्ते रास्ते का पता करना होता है। ऐसे मामलों में ग्राफों का उपयोग किया जाता है, जहाँ हम विभिन्न स्थानों को वर्टेक्स के रूप में दिखाते हैं और उनके बीच की दूरी या लागत को एज (Edge) के रूप में दर्शाते हैं।
5. समय सारणी (Scheduling)
ग्राफ का उपयोग कार्यों की समय सारणी बनाने के लिए भी किया जा सकता है। जैसे कि किसी परियोजना को पूरा करने के लिए विभिन्न कार्यों को एक निश्चित क्रम में करने की आवश्यकता होती है। कार्यों के बीच निर्भरता को ग्राफ के माध्यम से प्रदर्शित किया जाता है।
6. फ्लो नेटवर्क (Flow Network)
ग्राफों का एक और अनुप्रयोग फ्लो नेटवर्क में होता है, जहाँ संसाधनों का प्रवाह (जैसे पानी, बिजली, या डेटा) एक नेटवर्क के माध्यम से होता है। फ्लो नेटवर्क में, प्रत्येक एज को एक क्षमता (Capacity) दी जाती है और इसे अधिकतम फ्लो या न्यूनतम लागत जैसे विभिन्न समस्याओं के समाधान के लिए उपयोग किया जा सकता है।
7. गणितीय समस्याएँ (Mathematical Problems)
कुछ गणितीय समस्याओं में ग्राफों का उपयोग किया जाता है, जैसे वर्टेक्स कवर, एज कवर, रंगिंग प्रॉब्लम्स आदि। इनमें ग्राफों की विशेषताओं का अध्ययन कर के समस्याओं को हल किया जाता है।
8. पथ खोजने की समस्याएँ (Path Finding Problems)
ग्राफों का उपयोग पथ खोजने की समस्याओं में भी किया जाता है। जैसे कि एक वर्टेक्स से दूसरे वर्टेक्स तक जाने के लिए सबसे छोटा पथ (Shortest Path) कौन सा होगा। इसे हल करने के लिए डीज्कस्ट्रा (Dijkstra's) और बेलमैन-फोर्ड (Bellman-Ford) जैसे एल्गोरिदम का उपयोग किया जाता है।
गणितीय उदाहरण:
किसी ग्राफ में वर्टेक्स $A$, $B$, $C$ और $D$ हैं। यदि $A$ से $B$ तक जाने में 5 यूनिट का समय लगता है और $B$ से $C$ तक 3 यूनिट का समय लगता है, तो कुल समय को इस प्रकार गणना किया जा सकता है:
कुल समय = $A \to B (5 यूनिट) + B \to C (3 यूनिट) = 8 यूनिट$
9. खेल (Games)
कुछ खेलों में भी ग्राफों का उपयोग किया जाता है, जैसे शतरंज या पजल्स में। शतरंज में, प्रत्येक स्थिति को वर्टेक्स के रूप में और एक स्थिति से दूसरी स्थिति में जाने वाली चाल को एज के रूप में दिखाया जा सकता है।
10. बायोलॉजिकल नेटवर्क (Biological Networks)
ग्राफों का उपयोग जैविक नेटवर्कों को प्रदर्शित करने में भी किया जाता है। उदाहरण के लिए, जीनों के बीच संबंधों को समझने के लिए ग्राफ का उपयोग किया जाता है, जहाँ जीन एक वर्टेक्स के रूप में होते हैं और उनके बीच के संबंध एज के रूप में होते हैं।