Краткий ответ
Главное — запомнить не пять независимых списков, а «семейство» четырёхугольников:
- параллелограмм — базовая фигура;
- прямоугольник, ромб и квадрат — его частные случаи, поэтому у них есть все свойства параллелограмма плюс свои;
- трапеция — отдельная фигура.
1. Параллелограмм
У параллелограмма \(ABCD\): \(AB\parallel CD\), \(BC\parallel AD\).
Свойства:
- Противоположные стороны равны: \[ AB=CD,\qquad BC=AD. \]
- Противоположные углы равны: \[ \angle A=\angle C,\qquad \angle B=\angle D. \]
- Соседние углы в сумме дают \(180^\circ\): \[ \angle A+\angle B=180^\circ. \]
- Диагонали точкой пересечения делятся пополам: \[ AO=OC,\qquad BO=OD. \]
- Диагональ делит параллелограмм на два равных треугольника.
2. Прямоугольник
Прямоугольник — параллелограмм, у которого все углы прямые.
Он наследует все свойства параллелограмма, а дополнительно:
- Все углы равны \(90^\circ\).
- Диагонали равны: \[ AC=BD. \]
- Диагонали точкой пересечения делятся пополам.
3. Ромб
Ромб — параллелограмм, у которого все стороны равны.
Он также наследует свойства параллелограмма, а дополнительно:
- Все стороны равны: \[ AB=BC=CD=AD. \]
- Диагонали взаимно перпендикулярны: \[ AC\perp BD. \]
- Диагонали делят углы ромба пополам.
- Диагонали точкой пересечения делятся пополам.
Важно: у ромба диагонали не обязаны быть равными. Они равны только у квадрата.
4. Квадрат
Квадрат — это одновременно прямоугольник и ромб.
Поэтому у него есть все их свойства:
- Все стороны равны.
- Все углы прямые.
- Диагонали равны.
- Диагонали взаимно перпендикулярны.
- Диагонали точкой пересечения делятся пополам.
- Диагонали делят углы квадрата пополам, то есть образуют с его сторонами углы \(45^\circ\).
5. Трапеция
Трапеция — четырёхугольник, у которого две стороны параллельны, а две другие обычно не параллельны. Параллельные стороны называются основаниями, две другие — боковыми сторонами.
Пусть \(AD\parallel BC\), тогда \(AD\) и \(BC\) — основания.
Свойства:
- Углы, прилежащие к каждой боковой стороне, в сумме дают \(180^\circ\): \[ \angle A+\angle B=180^\circ,\qquad \angle C+\angle D=180^\circ. \]
- Средняя линия трапеции параллельна основаниям и равна их полусумме: \[ MN\parallel AD,\qquad MN=\frac{AD+BC}{2}. \]
Равнобедренная трапеция
Если боковые стороны равны, то:
- углы при каждом основании равны;
- диагонали равны.
Прямоугольная трапеция
Если одна боковая сторона перпендикулярна основаниям, то у неё есть два прямых угла.
У произвольной трапеции диагонали не обязаны быть равными, а боковые стороны — тоже.
Как это понять, а не зубрить
- Все свойства параллелограмма происходят из параллельности сторон: при параллельных прямых и секущей накрест лежащие углы равны, а односторонние дают в сумме \(180^\circ\).
- Прямоугольник добавляет прямые углы, и из этого появляется равенство диагоналей.
- Ромб добавляет равные стороны, и из этого появляется перпендикулярность диагоналей.
- Квадрат объединяет оба набора свойств.
- Трапеция — отдельный случай: у неё параллельна только одна пара сторон, поэтому свойства другие.
Проверка
- Квадрат действительно является и прямоугольником, и ромбом, поэтому его диагонали одновременно равны и перпендикулярны.
- Если у параллелограмма диагонали равны, то это прямоугольник.
- Если у параллелограмма диагонали перпендикулярны, то это ромб.
- В равнобедренной трапеции диагонали равны, а в произвольной — нет.
