平行四辺形の第4頂点
3 点 A(0,0)、B(3,0)、C(4,2) を頂点とする平行四辺形 ABCD の第 4 頂点 D を求めます1。
対角線から求める
平行四辺形では 2 本の対角線 AC と BD が互いの中点で交わります。AC の中点は (2,1) です。D(x,y) とすると BD の中点 (23+x,2y) がこれに等しいので、x=1、y=2、すなわち D(1,2) です。
辺の平行から求める
「向かい合う辺が平行で長さが等しい」という性質から直接求めることもできます。A から B への移動が (3,0) なら、D から C への移動も同じでなければなりません。
D=C−(3,0)=(4−3, 2−0)=(1,2) 対角線を使っても、辺の平行を使っても、同じ点にたどりつきます。
平行を確かめる
| 辺 | 通る 2 点 | 傾き |
|---|
| AB | (0,0)、(3,0) | 0 |
| DC | (1,2)、(4,2) | 0 |
| AD | (0,0)、(1,2) | 2 |
| BC | (3,0)、(4,2) | 2 |
4 辺がきちんと 2 組の平行な辺になっています。
第 4 頂点は 3 通りある
注意したいのは、3 点から平行四辺形を作る方法は 1 通りではないことです。どの 2 点を対角線の両端にするかで、第 4 頂点は 3 通りありえます。
| 対角線にする 2 点 | 第 4 頂点 |
|---|
| A と C | (1,2) |
| B と C | (7,2) |
| A と B | (−1,−2) |
頂点を A→B→C→D の順に並べる、という約束が D を 1 つに決めているのです。
面積
辺 AB の方向 (3,0) と辺 AD の方向 (1,2) が張る平行四辺形の面積は、次のように求まります。
∣3⋅2−0⋅1∣=6 三角形 ABC の面積 3 のちょうど 2 倍になっているのも道理で、対角線 AC が平行四辺形を合同な 2 つの三角形に分けているからです。
大きな点が 4 頂点で、AB と DC、AD と BC がそれぞれ平行です。
- Parallelogram、Wikipedia