1. Chapter Overview
Have you ever wondered how a food delivery app matches your address to the nearest rider, or how a UPI app instantly links your phone number to your bank account? Every one of these real-world pairings — one input connected to exactly one output — is a function in disguise. Relations and Functions gives you the formal mathematical language to describe such pairings precisely, and it becomes the backbone for almost every advanced topic you will study later: Calculus, Trigonometry, and Coordinate Geometry all lean on the vocabulary built in this chapter.
In JEE Main, Sets, Relations and Functions together typically contribute 2-3 questions (roughly 6-8% weightage), with domain-range calculations and identifying function types being favourite question styles. JEE Advanced likes to combine this topic with Calculus (composite and inverse functions) in multi-concept problems. Class 11 (JEE & NEET) boards test conceptual clarity on the difference between a relation and a function, and on the standard functions covered in this chapter.
Before starting this chapter, you should be comfortable with Set Theory basics (Chapter 1) — especially set-builder notation, subsets, and union/intersection — since Relations and Functions is built directly on top of the Cartesian product of two sets.
2. Ordered Pairs, Cartesian Product and Relations
Concept Explanation: An ordered pair (a, b) is a pair of elements written in a specific order, where (a, b) = (c, d) if and only if a = c and b = d (unlike a set, where {a,b} = {b,a}). The Cartesian product A × B of two non-empty sets A and B is the set of all ordered pairs (a, b) where a ∈ A and b ∈ B. A relation R from set A to set B is simply any subset of A × B. If (a, b) ∈ R, we say "a is related to b", written a R b.
Key Formula: $$ n(A \times B) = n(A) \times n(B) $$, $$ \text{Total relations from A to B} = 2^{n(A) \times n(B)} $$
SI Units: None (Relations and Functions deal with pure numbers and sets, not physical quantities).
Common Exam Mistake: Assuming A × B is commutative, i.e. A × B = B × A. Correction: A × B ≠ B × A unless A = B, because (a, b) ≠ (b, a) in general.
JEE/NEET Tip: If n(A × B) is given along with n(A), you can instantly find n(B) by division: n(B) = n(A × B) / n(A).
Solved Example:
If n(A) = 3 and n(B) = 4, find n(A × B) and the total number of relations possible from A to B.
Step-by-Step Solution:
$$ n(A \times B) = n(A) \times n(B) = 3 \times 4 = 12 $$. Since a relation is any subset of A × B, total relations $$ = 2^{12} = 4096 $$.
3. Functions, Domain, Co-domain and Range
Concept Explanation: A function f from set A to set B is a special relation in which every element of A has exactly one image in B (no element of A is left unmapped, and none maps to more than one element). We write f: A → B. Here A is the domain, B is the co-domain, and the actual set of output values {f(x) : x ∈ A} is the range, which is always a subset of the co-domain. For a real-valued function of a real variable, the domain is the largest subset of R for which the formula gives a real, defined output.
Key Formula: $$ \text{Range} \subseteq \text{Co-domain} $$, for $$ f(x) = \frac{1}{x-a} $$ domain is $$ \mathbb{R} - \{a\} $$, for $$ f(x) = \sqrt{x-a} $$ domain is $$ x \ge a $$
SI Units: None.
Common Exam Mistake: Confusing co-domain with range and assuming every element of the co-domain must be an output. Correction: Range is only the set of actual outputs, which can be a proper subset of the co-domain.
JEE/NEET Tip: For domain questions with multiple restrictions (square roots, denominators, logarithms together), find the restriction from each piece separately, then take the intersection of all of them.
Solved Example:
Find the domain of $$ f(x) = \frac{1}{\sqrt{x-3}} $$.
Step-by-Step Solution:
Since the term is inside a square root in the denominator, we need $$ x - 3 > 0 $$ (strictly greater than zero, because the denominator cannot be zero). So $$ x > 3 $$, meaning the domain is $$ (3, \infty) $$.
4. Standard Real Functions
Concept Explanation: Certain functions appear repeatedly in JEE/NEET problems and are worth memorizing by name and shape: the Identity function f(x) = x; the Constant function f(x) = c; Polynomial functions like f(x) = a0 + a1x + ... + anxn; Rational functions (the ratio of two polynomials); the Modulus function f(x) = |x|; the Signum function, which returns only -1, 0, or +1 depending on the sign of x; the Greatest Integer function f(x) = [x] (also called the floor function); and Exponential/Logarithmic functions f(x) = ax and f(x) = loga(x), which are inverses of each other.
Key Formula: Signum: $$ f(x) = \begin{cases} 1, & x>0 \\ 0, & x=0 \\ -1, & x<0 \end{cases} $$, Greatest Integer: $$ [x] \le x < [x]+1 $$
SI Units: None.
Common Exam Mistake: Assuming [x] always rounds to the nearest integer. Correction: The greatest integer function always rounds down (floor), so [2.9] = 2 and [-2.1] = -3, not -2.
JEE/NEET Tip: The range of the Signum function is always exactly {-1, 0, 1} regardless of the domain — a fast way to eliminate wrong options in MCQs.
Solved Example:
Find the value of [3.7] + [-3.7].
Step-by-Step Solution:
$$ [3.7] = 3 $$ (greatest integer ≤ 3.7). $$ [-3.7] = -4 $$ (greatest integer ≤ -3.7, rounding down). Sum $$ = 3 + (-4) = -1 $$.
5. Algebra of Real Functions
Concept Explanation: If f and g are two real functions with a common domain, we can combine them algebraically: their sum (f+g)(x) = f(x) + g(x), difference (f-g)(x) = f(x) - g(x), product (fg)(x) = f(x)·g(x), and quotient (f/g)(x) = f(x)/g(x) provided g(x) ≠ 0. The domain of each combined function is the intersection of the domains of f and g (and, for the quotient, further excluding points where g(x) = 0).
Key Formula: $$ (f+g)(x) = f(x)+g(x) $$, $$ (f/g)(x) = \frac{f(x)}{g(x)}, \ g(x) \ne 0 $$
SI Units: None.
Common Exam Mistake: Forgetting to exclude points where g(x) = 0 when finding the domain of f/g. Correction: Always state Domain(f/g) = Domain(f) ∩ Domain(g) − {x : g(x) = 0}.
JEE/NEET Tip: For the domain of combined functions, always find each function's individual domain FIRST, then intersect — never combine the algebraic expressions before checking domain restrictions.
Solved Example:
If f(x) = √x (domain x≥0) and g(x) = 1/(x-2), find the domain of (f/g)(x).
Step-by-Step Solution:
Domain of f = [0,∞). Domain of g = R−{2}. Since g(x) is never 0, domain of f/g $$ = [0, \infty) \cap (\mathbb{R} - \{2\}) = [0, \infty) - \{2\} $$.
Quick Revision Cheat Sheet
**Top 10 Formulas:**
1. Cartesian Product size: $$ n(A \times B) = n(A) \times n(B) $$
2. Total relations A to B: $$ 2^{n(A) \times n(B)} $$
3. Range is a subset of Co-domain: $$ \text{Range} \subseteq \text{Co-domain} $$
4. Sum of functions: $$ (f+g)(x) = f(x) + g(x) $$
5. Quotient of functions: $$ (f/g)(x) = \frac{f(x)}{g(x)}, g(x) \ne 0 $$
6. Signum function range: $$ \{-1, 0, 1\} $$
7. Greatest Integer inequality: $$ [x] \le x < [x] + 1 $$
8. Modulus function: $$ |x| = \begin{cases} x, & x \ge 0 \\ -x, & x < 0 \end{cases} $$
9. Domain of $$ 1/(x-a) $$: $$ \mathbb{R} - \{a\} $$
10. Domain of $$ \sqrt{x-a} $$: $$ x \ge a $$
**Memory Tricks:**
* *Relation vs Function:* "Every function is a relation, but not every relation is a function — a function is a relation with NO repeats in the domain."
* *Greatest Integer:* "Floor, not round — [x] always rounds DOWN, even for negative numbers."
**Must-Memorize Facts:**
1. (a, b) = (c, d) if and only if a = c and b = d (order matters).
2. A x B is not equal to B x A unless A = B.
3. Domain of a quotient function excludes where the denominator is zero.
4. The Identity function f(x) = x is both one-one and onto on R.
5. Total number of functions from a set with m elements to a set with n elements is n^m.
**Comparison Table: Relation vs Function**
| Feature | Relation | Function |
| :--- | :--- | :--- |
| Definition | Any subset of A x B | A relation where every element of A has exactly ONE image |
| Repeats in domain | Allowed | NOT allowed (each input maps to exactly one output) |
| Every element of A used | Not necessarily | Yes, always |
1. अध्याय अवलोकन
क्या आपने कभी सोचा है कि फूड डिलीवरी ऐप आपके पते को निकटतम राइडर से कैसे मिलाता है, या UPI ऐप आपके फोन नंबर को आपके बैंक खाते से तुरंत कैसे जोड़ देता है? इनमें से हर वास्तविक दुनिया की जोड़ी — एक इनपुट जो ठीक एक आउटपुट से जुड़ा होता है — एक फंक्शन (function) का ही रूप है। संबंध और फलन (Relations and Functions) आपको ऐसी जोड़ियों का सटीक वर्णन करने के लिए औपचारिक गणितीय भाषा देता है, और यह उन लगभग सभी उन्नत विषयों की रीढ़ बन जाता है जिन्हें आप बाद में पढ़ेंगे: कैलकुलस (Calculus), त्रिकोणमिति (Trigonometry), और निर्देशांक ज्यामिति (Coordinate Geometry) सभी इसी अध्याय में बनी शब्दावली पर निर्भर करते हैं।
JEE Main में, समुच्चय (Sets), संबंध और फलन मिलकर आमतौर पर 2-3 प्रश्न देते हैं (लगभग 6-8% वेटेज), जिसमें डोमेन-रेंज (domain-range) की गणना और फलन के प्रकारों की पहचान पसंदीदा प्रश्न शैली होती है। JEE Advanced इस विषय को कैलकुलस (संयुक्त और व्युत्क्रम फलन - composite and inverse functions) के साथ बहु-अवधारणा समस्याओं (multi-concept problems) में जोड़ना पसंद करता है। कक्षा 11 (JEE और NEET) बोर्ड संबंध और फलन के बीच अंतर पर, और इस अध्याय में शामिल मानक फलनों (standard functions) पर वैचारिक स्पष्टता की जांच करते हैं।
इस अध्याय को शुरू करने से पहले, आपको समुच्चय सिद्धांत (Set Theory) की मूल बातें (अध्याय 1) — विशेष रूप से समुच्चय-निर्माता संकेतन (set-builder notation), उपसमुच्चय (subsets), और संघ/प्रतिच्छेदन (union/intersection) — के साथ सहज होना चाहिए, क्योंकि संबंध और फलन सीधे दो समुच्चयों के कार्तीय गुणनफल (Cartesian product) पर बने होते हैं।
2. क्रमित युग्म, कार्तीय गुणनफल और संबंध
अवधारणा व्याख्या: एक क्रमित युग्म (a, b) एक विशिष्ट क्रम में लिखे गए तत्वों का एक युग्म है, जहां (a, b) = (c, d) यदि और केवल यदि a = c और b = d (एक समुच्चय के विपरीत, जहां {a,b} = {b,a})। दो गैर-रिक्त समुच्चयों A और B का कार्तीय गुणनफल A × B उन सभी क्रमित युग्मों (a, b) का समुच्चय है जहां a ∈ A और b ∈ B। समुच्चय A से समुच्चय B तक एक संबंध R केवल A × B का कोई भी उपसमुच्चय है। यदि (a, b) ∈ R, तो हम कहते हैं "a, b से संबंधित है", जिसे a R b लिखा जाता है।
मुख्य सूत्र: $$ n(A \times B) = n(A) \times n(B) $$, $$ \text{Total relations from A to B} = 2^{n(A) \times n(B)} $$
SI इकाइयाँ: कोई नहीं (संबंध और फलन शुद्ध संख्याओं और समुच्चयों से संबंधित हैं, भौतिक राशियों से नहीं)।
सामान्य परीक्षा गलती: यह मान लेना कि A × B क्रमविनिमेय है, अर्थात A × B = B × A। सुधार: A × B ≠ B × A जब तक कि A = B न हो, क्योंकि सामान्यतः (a, b) ≠ (b, a)।
JEE/NEET टिप: यदि n(A × B) के साथ n(A) दिया गया है, तो आप भाग देकर तुरंत n(B) ज्ञात कर सकते हैं: n(B) = n(A × B) / n(A)।
हल किया गया उदाहरण:
यदि n(A) = 3 और n(B) = 4, तो n(A × B) और A से B तक संभव संबंधों की कुल संख्या ज्ञात कीजिए।
चरण-दर-चरण हल:
$$ n(A \times B) = n(A) \times n(B) = 3 \times 4 = 12 $$. चूंकि संबंध A × B का कोई भी उपसमुच्चय है, कुल संबंध $$ = 2^{12} = 4096 $$।
3. फलन, डोमेन, को-डोमेन और रेंज
अवधारणा व्याख्या: समुच्चय A से समुच्चय B तक एक फलन f एक विशेष संबंध है जिसमें A का प्रत्येक तत्व B में ठीक एक प्रतिबिंब (image) रखता है (A का कोई तत्व अनमैप्ड नहीं रहता, और कोई भी एक से अधिक तत्व पर मैप नहीं होता)। हम इसे f: A → B लिखते हैं। यहां A डोमेन (domain) है, B को-डोमेन (co-domain) है, और वास्तविक आउटपुट मानों का समुच्चय {f(x) : x ∈ A} रेंज (range) कहलाता है, जो हमेशा को-डोमेन का उपसमुच्चय होता है। एक वास्तविक चर के वास्तविक मान वाले फलन (real-valued function of a real variable) के लिए, डोमेन R का वह सबसे बड़ा उपसमुच्चय होता है जिसके लिए सूत्र एक वास्तविक, परिभाषित आउटपुट देता है।
मुख्य सूत्र: $$ \text{Range} \subseteq \text{Co-domain} $$, for $$ f(x) = \frac{1}{x-a} $$ domain is $$ \mathbb{R} - \{a\} $$, for $$ f(x) = \sqrt{x-a} $$ domain is $$ x \ge a $$
SI इकाइयाँ: कोई नहीं।
सामान्य परीक्षा गलती: को-डोमेन और रेंज में भ्रम होना और यह मान लेना कि को-डोमेन का हर तत्व एक आउटपुट होना चाहिए। सुधार: रेंज केवल वास्तविक आउटपुट का समुच्चय है, जो को-डोमेन का उचित उपसमुच्चय (proper subset) हो सकता है।
JEE/NEET टिप: डोमेन के प्रश्नों में जब कई प्रतिबंध हों (वर्गमूल, हर, लघुगणक एक साथ), तो प्रत्येक भाग से प्रतिबंध अलग-अलग निकालें, फिर उन सभी का प्रतिच्छेदन (intersection) लें।
हल किया गया उदाहरण:
$$ f(x) = \frac{1}{\sqrt{x-3}} $$ का डोमेन ज्ञात कीजिए।
चरण-दर-चरण हल:
चूंकि पद हर में वर्गमूल के अंदर है, हमें $$ x - 3 > 0 $$ चाहिए (सख्ती से शून्य से बड़ा, क्योंकि हर शून्य नहीं हो सकता)। तो $$ x > 3 $$, अर्थात डोमेन है $$ (3, \infty) $$।
4. मानक वास्तविक फलन
अवधारणा व्याख्या: कुछ फलन JEE/NEET की समस्याओं में बार-बार आते हैं और नाम और आकार से याद रखने योग्य हैं: पहचान फलन (Identity function) f(x) = x; स्थिर फलन (Constant function) f(x) = c; बहुपद फलन (Polynomial functions) जैसे f(x) = a0 + a1x + ... + anxn; परिमेय फलन (Rational functions) (दो बहुपदों का अनुपात); मापांक फलन (Modulus function) f(x) = |x|; सिग्नम फलन (Signum function), जो x के चिह्न के आधार पर केवल -1, 0, या +1 देता है; महत्तम पूर्णांक फलन (Greatest Integer function) f(x) = [x] (इसे फ्लोर फलन भी कहते हैं); और घातांकीय/लघुगणकीय फलन (Exponential/Logarithmic functions) f(x) = ax और f(x) = loga(x), जो एक-दूसरे के व्युत्क्रम हैं।
मुख्य सूत्र: Signum: $$ f(x) = \begin{cases} 1, & x>0 \\ 0, & x=0 \\ -1, & x<0 \end{cases} $$, Greatest Integer: $$ [x] \le x < [x]+1 $$
SI इकाइयाँ: कोई नहीं।
सामान्य परीक्षा गलती: यह मान लेना कि [x] हमेशा निकटतम पूर्णांक तक पूर्णांकित (round) करता है। सुधार: महत्तम पूर्णांक फलन हमेशा नीचे की ओर पूर्णांकित करता है (फ्लोर), इसलिए [2.9] = 2 और [-2.1] = -3, न कि -2।
JEE/NEET टिप: सिग्नम फलन की रेंज हमेशा ठीक {-1, 0, 1} होती है, चाहे डोमेन कुछ भी हो — MCQs में गलत विकल्पों को तेजी से हटाने का एक तरीका।
हल किया गया उदाहरण:
[3.7] + [-3.7] का मान ज्ञात कीजिए।
चरण-दर-चरण हल:
$$ [3.7] = 3 $$ (3.7 से कम या बराबर महत्तम पूर्णांक)। $$ [-3.7] = -4 $$ (-3.7 से कम या बराबर महत्तम पूर्णांक, नीचे की ओर पूर्णांकित)। योग $$ = 3 + (-4) = -1 $$।
5. वास्तविक फलनों की बीजगणित
अवधारणा व्याख्या: यदि f और g एक सामान्य डोमेन वाले दो वास्तविक फलन हैं, तो हम उन्हें बीजगणितीय रूप से संयोजित कर सकते हैं: उनका योग (f+g)(x) = f(x) + g(x), अंतर (f-g)(x) = f(x) - g(x), गुणनफल (fg)(x) = f(x)·g(x), और भागफल (f/g)(x) = f(x)/g(x) बशर्ते g(x) ≠ 0। प्रत्येक संयुक्त फलन का डोमेन f और g के डोमेन का प्रतिच्छेदन होता है (और भागफल के लिए, उन बिंदुओं को और छोड़कर जहां g(x) = 0)।
मुख्य सूत्र: $$ (f+g)(x) = f(x)+g(x) $$, $$ (f/g)(x) = \frac{f(x)}{g(x)}, \ g(x) \ne 0 $$
SI इकाइयाँ: कोई नहीं।
सामान्य परीक्षा गलती: f/g का डोमेन ज्ञात करते समय उन बिंदुओं को छोड़ना भूल जाना जहां g(x) = 0। सुधार: हमेशा लिखें Domain(f/g) = Domain(f) ∩ Domain(g) − {x : g(x) = 0}।
JEE/NEET टिप: संयुक्त फलनों के डोमेन के लिए, हमेशा प्रत्येक फलन का व्यक्तिगत डोमेन पहले ज्ञात करें, फिर प्रतिच्छेदन लें — डोमेन प्रतिबंधों की जांच करने से पहले कभी भी बीजगणितीय व्यंजकों को संयोजित न करें।
हल किया गया उदाहरण:
यदि f(x) = √x (डोमेन x≥0) और g(x) = 1/(x-2), तो (f/g)(x) का डोमेन ज्ञात कीजिए।
चरण-दर-चरण हल:
f का डोमेन = [0,∞)। g का डोमेन = R−{2}। चूंकि g(x) कभी 0 नहीं होता, f/g का डोमेन $$ = [0, \infty) \cap (\mathbb{R} - \{2\}) = [0, \infty) - \{2\} $$।
त्वरित पुनरीक्षण चीट शीट
**शीर्ष 10 सूत्र:**
1. कार्तीय गुणनफल का आकार: $$ n(A \times B) = n(A) \times n(B) $$
2. A से B तक कुल संबंध: $$ 2^{n(A) \times n(B)} $$
3. रेंज, को-डोमेन का उपसमुच्चय है: $$ \text{Range} \subseteq \text{Co-domain} $$
4. फलनों का योग: $$ (f+g)(x) = f(x) + g(x) $$
5. फलनों का भागफल: $$ (f/g)(x) = \frac{f(x)}{g(x)}, g(x) \ne 0 $$
6. सिग्नम फलन की रेंज: $$ \{-1, 0, 1\} $$
7. महत्तम पूर्णांक असमिका: $$ [x] \le x < [x] + 1 $$
8. मापांक फलन: $$ |x| = \begin{cases} x, & x \ge 0 \\ -x, & x < 0 \end{cases} $$
9. $$ 1/(x-a) $$ का डोमेन: $$ \mathbb{R} - \{a\} $$
10. $$ \sqrt{x-a} $$ का डोमेन: $$ x \ge a $$
**याद रखने की तरकीबें:**
* *संबंध बनाम फलन:* "हर फलन एक संबंध है, लेकिन हर संबंध फलन नहीं है — फलन एक ऐसा संबंध है जिसमें डोमेन में कोई दोहराव नहीं होता।"
* *महत्तम पूर्णांक:* "फ्लोर, राउंड नहीं — [x] हमेशा नीचे की ओर पूर्णांकित करता है, ऋणात्मक संख्याओं के लिए भी।"
**अवश्य याद रखने योग्य तथ्य:**
1. (a, b) = (c, d) यदि और केवल यदि a = c और b = d (क्रम मायने रखता है)।
2. A x B, B x A के बराबर नहीं होता जब तक कि A = B न हो।
3. भागफल फलन का डोमेन उन बिंदुओं को छोड़ देता है जहां हर शून्य होता है।
4. पहचान फलन f(x) = x, R पर एकेकी (one-one) और आच्छादक (onto) दोनों है।
5. m तत्वों वाले समुच्चय से n तत्वों वाले समुच्चय तक फलनों की कुल संख्या n^m होती है।
**तुलना तालिका: संबंध बनाम फलन**
| विशेषता | संबंध | फलन |
| :--- | :--- | :--- |
| परिभाषा | A x B का कोई भी उपसमुच्चय | एक संबंध जहां A के प्रत्येक तत्व का ठीक एक प्रतिबिंब होता है |
| डोमेन में दोहराव | अनुमत | अनुमत नहीं (प्रत्येक इनपुट ठीक एक आउटपुट पर मैप होता है) |
| A के प्रत्येक तत्व का उपयोग | आवश्यक नहीं | हां, हमेशा |
⚡
NCERT & JEE/NEET High-Yield Concept Summary — Relations And Functions
Master the core theoretical principles, key formulas, and exam tricks for Relations And Functions. This section is specifically curated for high speed revision before JEE Main, JEE Advanced, NEET & Class 11 JEE & NEET Board Examinations.
🎯 NCERT Weightage
Class 11 Core Syllabi (2-4 Questions in JEE/NEET)
💡 Formula Mastery
Standard LaTeX Equations & Derivations Included
📝 Practice Quiz
Interactive Self-Assessment Questions Below
🎯
Interactive Self-Assessment Quiz — Relations And Functions
Test your concept clarity on Relations And Functions with these high-frequency exam questions.