瓦里尼翁平行四边形(Varignon parallelogram)是四边形的一个特殊
内接四边形。顺次连结四边形各边中点而成的四边形是平行四边形,称为瓦里尼翁平行四边形。它的面积是原四边形面积的一半,这个平行四边形是
瓦里尼翁(P.Varignon)发现的,但迟至1731年才发表。
基本介绍
定理依次连结四边形各边中点的图形是平行四边形(P.Varignon,1654-1722,法国)。
定理也体现数学和谐之美,推导也很简单,用三角形的中位线定理即可,但是令人感到惊奇的是此定理迟至1721年才发现,定理对于凹四边形(图1(a)),交叉四边形(图1(b)),有一点不在另外三点平面上的空间四边形(图1(c))都成立,这种平行四边形都称为Varignon平行四边形(也叫“
中点四边形”)。
Varignon平行四边形的证明与推广
如图2:顺次连结四边形ABCD各边的中点E、F、G、H所得的四边形EFGH平行四边形。
证明连结AC
因为:E、F分别为AB、BC的中点
所以:EF是△ABC中位线
所以:EF//AC且EF=1/2AC
同理可证明:
HG//AC且HG=1/2AC
所以:EF//HG且EF=HG
所以:四边形EFGH是平行四边形。
其实,这个例题也可以连结肋来证明EH与FG平行且相等,就可以证明四边形EFGH是平行四边形。(如图3)
从图形可以看出,要想判定中点四边形EFGH的形状,其实只要判定原四边形ABCD的对角线AC与肋的关系,是相等,还是垂直,或是二者皆有。
易证明:
若AC=BD,可推出四边形EFGH的四条边都相等,则四边形EFGH是菱形。
若AC⊥BD,可推出四边形EFGH的四个角都是90度,则四边形EFGH是矩形。
若AC=BD且AC⊥BD,可推出四边形EFGH的四条边都相等,四个角都是90度,则四边形EFGH是正方形。
归纳结论:任意四边形的中点四边形是平行四边形;若四边形的
对角线相等,则它的中点四边形是菱形;若四边形的对角线垂直,则它的中点四边形是矩形;若四边形的对角线垂直且相等,则它的中点四边形是正方形。
Varignon平行四边形的面积
(如图4)只要作△ACD的高DM,DM交AC于M,易知DM的一-半是平行四边形GHIJ的高。
分析:易知AC=2HG
所以△ACD的面积
=2平行四边形GHIJ的面积
同理可证明:
△ABC的面积=2平行四边形EFIJ的面积
以上两式相加可得:
四边形ABCD的面积=2四边形EFGH的面积
归纳结论:中点四边形的面积是原四边形面积的一半。