四角形の連鎖定理をまとめてみた.これらは複素数を使って証明することもできるだろう.
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【1】ヴァリニョンの定理
四角形の中点を結んでできる四角形は平行四辺形である.この小さい平行四辺形の面積はもとの四角形の面積の1/2,周長は対角線の長さの和に等しい.四角形を対角線で2つの三角形に分け,中点連結定理を適用すればこのことがわかる.
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したがって,四角形の対辺の中点を結ぶ線分は互いに他を2等分することもわかる.
この小さい平行四辺形の面積はもとの四角形の面積の1/2,周長は対角線の長さの和に等しい.それでは,また,四角形の4つの頂点に同じ質量を置いたときの重心は中点線の交点(ヴァリニョンの平行四辺形の中心)
(a+b+c+d)/4
に一致する.同じ操作を次々に繰り返すと一連の平行四辺形ができるが,それらの重心ももとの四角形の重心と一致する.
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【2】オーベルの定理(コリニョンの定理)
任意の四角形の各辺を1辺とする正方形を描き,4つの正方形に中心を結ぶと,別の四角形が形成される.この四角形の2つの対角線は長さが等しく互いに直交する.
下図は円に内接する場合であるが,任意の四角形について成立する.
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【3】テボールの定理(ヤフロム・バルロッティの定理
任意の平行四辺形の各辺を1辺とする正方形を描き,4つの正方形に中心を結ぶと,別の正方形が形成される.
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