筝形

几何

zhēng xíng

筝形是有两对相邻等边的四边形,其对角线互相垂直,且其中一条对角线平分另一条。

Formula

\text{Area} = (d_1 d_2)/2 \text{ (where } d_1, d_2 \text{ are diagonal lengths)}
Visualization

Definition

筝形是一个四边形,有两对相等的边,其中相等的边彼此相邻,而不是相对,就像一只飞行的风筝。它有一条对称轴,即较长的对角线,沿着这条轴对折能使两半重合,它的对角线总是以直角相交,主对角线平分另一条对角线,并平分其两端的顶角;面积 $=(d_1 d_2)/2$。筝形总是切线多边形,总能在其内部作出一个内切圆,因为它的两对相邻相等边保证了对边之和相等。

Example

扑克牌上的方块图案、箭头,或者一只飞行的风筝形状都是筝形:边 $AB=AD$(较短的一对)和 $CB=CD$(较长的一对)。若 $AB=AD=5$,$CB=CD=8$,对角线 $AC$ 以直角平分对角线 $BD$:若 $AC=12$,$BD=6$,面积为 $36$,且 $B$ 和 $D$ 处的角相等。对于相邻的两对边 $(a,a)$ 和 $(b,b)$,主对角线长度为 $\sqrt{a^2+b^2-2ab\cos\theta}$,其中 $\theta$ 是翼尖处角度的一半。

Key Insight

菱形是两对相邻边都相等(使得所有边都相等)的特殊筝形,正方形是同时也是矩形的特殊筝形,说明筝形家族包含菱形,菱形又包含正方形。每个筝形都是切线多边形(而并非每个四边形都是),这使它处于与圆内接四边形不同的层级体系中,切线四边形与圆内接四边形之间的相互作用引出了庞斯莱闭合定理,这是射影几何中关于嵌套圆锥曲线的一个深刻结果。