Introduction
Swap problems में पूछा जाता है कि कब hour hand और minute hand किसी अन्य समय के मुकाबले अपनी-अपनी positions आपस में बदल लेते हैं (interchange)। इसके लिए दो समयों पर दोनों hands के exact angular positions लिखकर दोनों swap समीकरण एक साथ हल करने होते हैं। यह pattern advanced clock reasoning के लिए ज़रूरी है क्योंकि इसमें angle formulas, linear equations और normalization एक साथ आते हैं।
Pattern: Minute and Hour Hand Swap
Pattern
Key concept: Hour और minute hand की positions को degrees (या 60 के scale में minute-scale) में व्यक्त करें, swap conditions लिखें, और फिर दो linear equations हल करें।
Useful formulas (angles in degrees):
Hour hand at H hours and m minutes: Anglehour = 30H + 0.5m.
Minute hand at m minutes: Anglemin = 6m.
Swap condition between times T₁ and T₂ (hour/min positions interchanged):
Angle_hour(T₂) = Angle_min(T₁) and Angle_min(T₂) = Angle_hour(T₁).
Step-by-Step Example
Question
3 और 4 के बीच किस समय hour और minute hands उन positions को interchange करेंगे जो वे 4 और 5 के बीच दिखाएँगे? (यानी 3-4 और 4-5 hour slots के बीच swap)
Solution
-
Step 1: Unknowns परिभाषित करें और angles लिखें
मान लें T₁ = 3 + x minutes (यानी 3 बजे x मिनट)। और T₂ = 4 + y minutes (4 बजे y मिनट)।
Hour angle at T₁ = 30×3 + 0.5x = 90 + 0.5x.
Minute angle at T₁ = 6x.
Hour angle at T₂ = 30×4 + 0.5y = 120 + 0.5y.
Minute angle at T₂ = 6y. -
Step 2: Swap समीकरण लिखें
Swap का मतलब है hour angle at T₂ बराबर minute angle at T₁, और minute angle at T₂ बराबर hour angle at T₁. तो समीकरण हैं:
(1) 120 + 0.5y = 6x
(2) 6y = 90 + 0.5x -
Step 3: दोनो linear equations हल करें
(2) से: y = 15 + x/12. इसे (1) में substitute करें:
120 + 0.5(15 + x/12) = 6x
120 + 7.5 + x/24 = 6x
127.5 = 6x - x/24 = x(144/24 - 1/24) = x(143/24)
x = 127.5 × 24 / 143 = 3060 / 143 = 21 57/143 minutes (≈ 21.3993 min). -
Step 4: Swapped समय T₁ और T₂ निकालें
T₁ = 3 : x = 3:21 57/143 (exact).
पूरी जानकारी के लिए y = 15 + x/12 = 15 + (3060/143)/12 = 15 + 255/143 = 2400/143 = 16 112/143 minutes (≈ 16.7832 min), इसलिए T₂ = 4:16 112/143. -
Final Answer:
3:21 57/143 -
Quick Check:
अंकगणित करके angles approx निकालें: 3:21.399 पर hour ≈ 90 + 0.5×21.399 = 100.6995°; minute ≈ 6×21.399 = 128.394°. 4:16.783 पर hour ≈ 120 + 0.5×16.783 = 128.3915°; minute ≈ 6×16.783 = 100.698°. यहाँ hour angle at T₂ ≈ minute angle at T₁ और minute angle at T₂ ≈ hour angle at T₁-rounding के भीतर match करता है ✅
Quick Variations
1. Swaps किसी भी adjacent hours H और H+1 के बीच सेट किए जा सकते हैं - वही दो-समीकरण तरीका अपनाएँ।
2. कुछ problems पूछते हैं कि swap उसी hour के अंदर होगा - इसका अर्थ अक्सर coincidence जैसा special case होता है; ध्यान से interpret करें।
3. जल्दी अंदाज़े के लिए, swaps अक्सर hour के लगभग 21-22 मिनट के आस-पास होते हैं (H के आधार पर थोड़ा बदलता है)।
Trick to Always Use
- Step 1 → मान लें T₁ = H + x और T₂ = (H+1) + y (adjacent hours), दोनों times के लिए angles लिखें।
- Step 2 → Swap equations लगाएँ: Angle_hour(T₂)=Angle_min(T₁) और Angle_min(T₂)=Angle_hour(T₁).
- Step 3 → 2×2 linear system हल करें; fractional minutes को normalize करें और numeric तरीके से verify करें।
Summary
Summary
- Key takeaway 1: Hour और minute के angles को सटीक रूप से model करें: Hour = 30H + 0.5m, Minute = 6m.
- Key takeaway 2: Swap conditions से दो linear equations मिलते हैं - उन्हें साथ में हल करें ताकि प्रत्येक hour के past minutes मिलें।
- Key takeaway 3: H और H+1 के बीच swap का समाधान आमतौर पर T₁ को लगभग 21-22 मिनट past H देता है (ऊपर exact fractional form दिया है)।
- Key takeaway 4: हमेशा angles का numeric quick check करके swap की पुष्टि करें।
याद रखने के लिए example:
3 और 4 के बीच swap 3:21 57/143 (≈ 3:21.399) पर होगा।
