多邊形、四邊形與圓

正方形

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正方形是最為人熟悉的「完美」四邊形——棋盤格、地磚、便利貼——四邊相等、四角為直角。它是再也無法更勻稱的四邊形:轉四分之一圈,它就恰好疊回自己。

精確地說,正方形是同時等邊(四邊相等)且等角(四角皆為直角)的四邊形,因此它是正四邊形。等價地——這正是家族層級的重點——正方形是四邊相等的矩形,也是四角皆直角的菱形;它恰是同時為矩形又為菱形的圖形。因此它收集了兩者的所有特殊性質:對邊平行且相等、所有角 90 度,對角線既相等(矩形的饋贈)、又互相垂直(菱形的饋贈)、互相平分,並把頂角各平分為 45 度兩半。

正方形位於四邊形層級的最頂端,是唯一滿足其下每一個定義條件的形狀。經典陷阱在於包含的方向:每個正方形都是矩形、菱形、平行四邊形,以及(在包含式定義下)梯形,但反過來不成立——大多數矩形與菱形不是正方形。所以「正方形是菱形」這個真命題並不能反轉成「菱形是正方形」。要把層級中單向的箭頭看清楚。

邊長為 1 的正方形,對角線長為 sqrt(2),彼此相等,在中心以直角相交,並把 90 度的角各平分為 45 度。它同時是矩形(對角線相等)又是菱形(對角線垂直)。

正方形同時承襲矩形與菱形的對角線性質。

包含是單向的:每個正方形都是菱形也是矩形,但大多數菱形與矩形不是正方形。「正方形是菱形」為真,其逆命題為假。

又稱
regular quadrilateral正方形