多邊形、四邊形與圓

四邊形的層級

所有四邊的圖形都是四邊形,但有些比其他更特殊,而特殊的會像家族樹或俄羅斯套娃般嵌在一般的裡面。四邊形的層級就是一張地圖,標明哪種四邊形包含哪種——告訴你,例如,每個正方形也是矩形、菱形、平行四邊形與梯形,但反過來不成立。

從最一般到最特殊地讀:四邊形是任意四邊的多邊形。加上「至少一對平行邊」就到梯形。再加第二對平行邊就到平行四邊形,它接著分成兩支——矩形(加直角)與菱形(加等邊)——兩支在正方形再度會合,那是兼具兩者的圖形。在側邊,鳶形(兩對相鄰等邊)另成一支,只在菱形處與平行四邊形這條線重疊。每往下一步就加一個條件,所以每個較下層的圖形都具備其上各圖形的全部性質,再加上自己的。

這個層級其實是一串條件命題,它的全部要旨在於條件命題不會自動反轉(見逆命題)。「若一形狀是正方形,則它是菱形」為真;「若是菱形,則是正方形」為假。這是四邊形最常見的單一錯誤來源——把特例的性質誤以為一般情形也有,或把「是一種」當成對稱的。檢驗一項主張的乾淨辦法是找反例:一個非正方形的菱形立刻反駁「每個菱形都是正方形」。包含式與排他式梯形定義也會改變平行四邊形接在何處,所以樹的底部取決於那個慣例。

檢驗「每個矩形都是正方形」。取一個 3 比 1 的矩形:四個直角但邊不相等,所以它不是正方形——單一反例就推翻該主張。成立的方向是反過來:每個正方形都是矩形,因為正方形具備矩形所要求的四個直角。

包含關係只向下成立;一個反例就能推翻向上的主張。

這個層級是一條單向的「是…的特例」之鏈。絕不可反轉:正方形是菱形,但菱形不必是正方形。確切的底部取決於梯形採包含式或排他式的慣例。

又稱
the quadrilateral family treeclassification of quadrilaterals四邊形分類