هذه مقالة غير مراجعة. ينبغي أن يزال هذا القالب بعد أن يراجعهامحرر؛ إذا لزم الأمر فيجب أن توسم المقالة بقوالب الصيانة المناسبة. يمكن أيضاً تقديم طلب لمراجعة المقالة في الصفحة المخصصة لذلك.(ديسمبر 2021)
وتر-الظل الشكل الرباعي[1]، والشكل الرباعي منقوش ومحدود.
ونادرًا ما يُطلق عليه اسم رباعي الدائرة المزدوجة[2]، ورباعي أضلاع مكتوب بخطين.[3]
إذا كانت دائرتان واحدة داخل الأخرى، وهناك دائرة ومحيط المركز لشكل رباعي ثنائي المركز؛ فإن كل نقطة على الدائرة هي رأس شكل رباعي ثنائي المركز له نفس الدائرة ومحيط المركز.[4] وهذه نتيجة طبيعية لبورمية بونسيليهوالتي أثبتها عالم الرياضيات الفرنسي جان فيكتور بونسيليه
يكون الشكل الرباعي المحدب (ABCD) مع الأضلاع (a, b, c, d)
ثنائي المركز إذا وفقط إذا كانت الأضلاع المتقابلة تفي بنظرية بيتوت في الأشكال الرباعية المماسية والخاصية الرباعية الدورية التي تكون الزوايا المتقابلة مكملة لها.
هذا هو:
هناك ثلاثة توصيفات أخرى تتعلق بالنقاط التي تكون فيها الدائرة في شكل رباعي مماسي مماسًا للجوانب. فإذا كان المماس مماسًا للأضلاع AB و BC و CD و DA عند النقاط W و X و Y و Z على التوالي، فإن الشكل الرباعي المماسي ABCD يكون دوريًا أيضا إذا وفقط إذا كان أي من هذه الشروط الثلاثة التالية تنطبق عليه:[5]
أول هذه المسائل الثلاث تعني: أن الاتصال الرباعي لWXYZ هو:
رباعي الأضلاع المتعامد.
إذا كانت النقاط E و F و G و H هي نقاط المنتصف للأضلاع WX و XY و YZ و ZW على التوالي؛ فإن الشكل الرباعي المماسي ABCD يكون أيضًا دوريًا إذا وفقط إذا كان الشكل الرباعي EFGHمستطيلًا.[5]
وفقًا لتوصيف آخر، إذا كانت I في مركز شكل رباعي أضلاع مماسي حيث تتقاطع امتدادات الأضلاع المتقابلة عند J و K، فإن الشكل الرباعي يكون أيضًا دوريًا إذا وفقط إذا كان JIKزاوية قائمة.[5]
هناك شرط آخر ضروري وشرط كاف وهو: أن الشكل الرباعي المماسي ABCD يكون دوريًا إذا وفقط إذا كان خط نيوتن متعامدًا مع خط نيوتن من ملامسته الرباعية WXYZ. (خط نيوتن للشكل الرباعي هو الخط المحدد بنقاط المنتصف لأقطارها).[5]
بناء
هناك طريقة بسيطة لبناء رباعي ثنائي المركز.
إبدأ بالدائرة Cr حول مركزI مع نصف القطر r ، ثم ارسم اثنين من الحبلين المتعامدين مع بعضهما البعض WYو XZ في دائرة Cr. عند نقاط نهاية الأوتار ارسم الظلالa و b و c و d إلى الدائرة. تتقاطع هذه النقاط عند أربع نقاط A و B و C و D ، وهي رؤوس الشكل الرباعي ثنائي المركز.[6] لرسم دائرة محيطية، ارسم منصفين عموديين p1 و p2 على جانبي الشكل الرباعي ثنائي المركز a,b على التوالي. يتقاطع المنصفان العموديان p1 و p2 في المركز O للدائرة CR مع المسافة x إلى المركز I من الدائرة Cr. ويمكن رسم الدائرة حول المركز O.
ترجع صحة هذا البناء إلى التوصيف في الشكل الرباعي المماسيABCD الذي يكون لرباع الرباعي الملامس للنقاط WXYZأقطار متعامدة إذا وفقط إذا كان الرباعي المماسي دوريًا أيضًا.
منطقة / مساحة
الصيغ من حيث أربع كميات
يمكن التعبير عن المنطقة / المساحةK في الشكل الرباعي ثنائي المركز من حيث أربع كميات من الشكل الرباعي بعدة طرق مختلفة. إذا كانت الأضلاع a, b, c, d ، فإن المنطقة تُعطى بواسطة:[7][8][9][10][11]
مثل هذه الحالة الخاصة من صيغة براهماجوبتا يمكن اشتقاقها مباشرة من الصيغة المثلثية لمساحة الشكل الرباعي المماسي. لاحظ أن العكس لا ينطبق؛ لإن بعض الأشكال الرباعية غير ثنائية المركز يكون لها مساحة أيضًا، .[12] أحد هذه الأمثلة على مثل هذا الشكل الرباعي هو: المستطيل غير المربع.
الأضلاع الأربعة a, b, c, d في شكل رباعي ثنائي المركز هي الحلول الأربعة للمعادلة الرباعية.
حيث s هو مقياس نصف القطر، و r و R هما نصف القطر و محيط نصف القطر على التوالي.[18]:ص. 754
إذا كان هناك رباعي ثنائي المركز مع نصف القطر(r)وأطوال مماسها
e,g,h, f ، إذن يوجد هناك رباعي ثنائي المركز مع r v نصف القطر، وأطوال مماسها هي: e v ، f v ، g v ، h v ، حيث v قد يكون أي رقم حقيقي.[19]:ص.9–10
الشكل الرباعي ثنائي المركز له مسافة نصف قطر أكبر من أي رباعي مماسي آخر له نفس تسلسل أطوال الأضلاع.[20]:ص.392–393
عدم المساواة
يلبي محيط نصف القطر(R) و نصف القطر(r) المتباينة:
التي تم إثباتها من قبل لاسلو فيغيه توث في عام 1948.[19] يتم الحفاظ عليها بالمساواة فقط عندما تكون الدائرتان متحدة المركز (لهما نفس المركز مثل بعضهما البعض)، بعد ذلك يكون الشكل الرباعي هو مربع. ويمكن إثبات عدم المساواة بعدة طرق مختلفة، أحدها باستخدام المتباينة المزدوجة للمنطقة أعلاه.
تعطي نظرية فوس علاقة بين نصف القطر(r)، ونصف القطر المحيطي(R) والمسافة (x) بين المركز I والمركز المحيط O، لأي رباعي ثنائي المركز. بهذه العلاقة:
أو مكافئ
اشتقها نيكولاس فوس (1755-1826) عام 1792 لحل عوائد x.
تقول نظرية فوس وهي النظير لنظرية أويلر للمثلثات ثنائية المركز أنه: إذا كان الشكل الرباعي ثنائي المركز؛ فإن دائرته المرتبطة بهما مرتبطة وفقًا للمعادلات أعلاه. في الواقع ينطبق العكس أيضًا، بالنظر إلى دائرتين (إحداهما داخل الأخرى) مع محيط نصف قطر R و نصف القطر r والمسافة x بين مركزيهما، مما يفي بشرط نظرية فوس وهي: أنه يوجد رباعي محدب محفور في إحداهما وماس للآخر [22] (ثم من خلال نظرية الإغلاق لبونسيليه، يوجد عدد لانهائي منهم).
تطبيق للتعبير عن نظرية فوس لـ x بدلالة r و R ، وهي طريقة أخرى للحصول على عدم المساواة المذكورة أعلاه القانون هو في :ص.5.[19]
معادلة كارليتس
هناك معادلة أخرى للمسافة x بين مركز الدائرةوالدائرة المحيطية ترجع إلى عالم الرياضيات الأمريكي ليونارد كارليتس (1907-1999). تنص على أن:[23]
هناك المساواة التالية متعلقة بالمسافات الأربعة بين الوصلة I ورؤوس الشكل الرباعي ثنائي المركز ABCD:[25]
حيث r هو نصف القطر.
إذا كان P هو تقاطع الأقطار في شكل رباعي ثنائي المركز ABCD مع المركز I، إذن:[26]
االمتباينة المتعلقة بنصف القطر r و محيط نصف القطر R في شكل رباعي ثنائي المركز ABCD هي:[27]
حيث I هو المركز.
خصائص الأقطار
يمكن التعبير عن أطوال الأقطار في شكل رباعي ثنائي المركز من حيث الجانبين أو أطوال المماس، وهي صيغ التي تحمل شكل رباعي دائريورباعي أضلاع مماسي على التوالي.
في الشكل الرباعي ثنائي المركز مع قطريp و q ، فإن المعادلة التالية تحمل:[11]
^Dörrie، Heinrich (1965). 100 Great Problems of Elementary Mathematics: Their History and Solutions. New York: Dover. ص. 188–193. ISBN:978-0-486-61348-2.
^ ابYun, Zhang, "Euler's Inequality Revisited", Mathematical Spectrum, Volume 40, Number 3 (May 2008), pp. 119-121. First page available at "نسخة مؤرشفة"(PDF). مؤرشف من الأصل(PDF) في 2016-03-04. اطلع عليه بتاريخ 2021-12-08..
^Leng، Gangsong (2016). Geometric Inequalities: In Mathematical Olympiad and Competitions. Shanghai: East China Normal University Press. ص. 22. ISBN:978-981-4704-13-7.
^Weisstein, Eric W. "Poncelet Transverse." From MathWorld – A Wolfram Web Resource,
^M. Radic, Z. Kaliman, and V. Kadum, "A condition that a tangential quadrilateral is also a chordal one", Mathematical Communications, 12 (2007) 33–52.
^Pop, Ovidiu T., "Identities and inequalities in a quadrilateral", Octogon Mathematical Magazine, Vol. 17, No. 2, October 2009, pp 754-763.
^ ابجدهوRadic, Mirko, "Certain inequalities concerning bicentric quadrilaterals, hexagons and octagons", Journal of Inequalities in Pure and Applied Mathematics, Volume 6, Issue 1, 2005,
^Shattuck, Mark, “A Geometric Inequality for Cyclic Quadrilaterals”, Forum Geometricorum 18, 2018, 141-154. http://forumgeom.fau.edu/FG2018volume18/FG201822.pdf This paper also gives various inequalities in terms of the arc lengths subtended by a cyclic quadrilateral’s sides. نسخة محفوظة 2018-09-13 على موقع واي باك مشين.
^Byerly، W. E. (1909)، "The In- and-Circumscribed Quadrilateral"، The Annals of Mathematics، ج. 10، ص. 123–128، DOI:10.2307/1967103.
^Calin, Ovidiu, Euclidean and Non-Euclidean Geometry a metric approach,, pp. 153–158.
^Bogomolny, Alex, Collinearity in Bicentric Quadrilaterals , 2004.
^Juan Carlos Salazar, Fuss Theorem for Bicentric Quadrilateral, 2003, .