多邊形、四邊形與圓
平行四邊形
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拿一個畫在有彈性紙上的矩形,把上緣往側邊推,保持上下兩邊平行且等長;你會得到一個傾斜、歪斜的四邊形——平行四邊形。傾斜的書架斜撐、籬笆上的菱格圖案,以及方箱投出的傾斜影子,都是平行四邊形。
精確地說,平行四邊形是兩對對邊都平行的四邊形。僅憑這一條定義,一整束性質便作為定理(而非額外假設)隨之而來:對邊等長;對角相等;相鄰兩角互補(和為 180 度,因為它們是平行線上的同旁內角);對角線互相平分(每條對角線在交點處被另一條切成兩等分)。其中每一項反過來也是判準——例如,若四邊形的對角線互相平分,它必為平行四邊形;同理,若一對邊既平行又相等也是。
平行四邊形是四邊形家族的樞紐:矩形、菱形與正方形都是特殊的平行四邊形,而梯形就在它下方(一對平行邊而非兩對)。要強調的誠實重點是定義與定理之分:「對邊相等」「對角線互相平分」等都是由「兩對對邊平行」證出的推論,而非定義的一部分。把導出的性質誤當定義是常見錯誤;數個等價性質中任一個都可當定義,但在某一課程裡只取一個為本,其餘皆為定理。
在平行四邊形 ABCD 中,若 angle A = 70 度,則 angle C = 70 度(對角),而 B、D 兩角各為 110 度(與 A 互補)。對角線 AC 與 BD 交於一點 M,且 AM = MC、BM = MD。
對角相等、相鄰角互補、對角線互相平分。
「對角線互相平分」與「對邊相等」是由定義(兩對對邊平行)證出的定理,並非定義本身——這是常見的定義與定理混淆。
又稱
另見