Кіріспе
Шеңберге жататын төртбұрыш – оның барлық төбелері бір шеңберде жатуы мүмкін. Евклид геометриясында, шеңберге ішкі жатқан төртбұрыш немесе циклдік төртбұрыш – барлық төбелері бір шеңберде жатқан төртбұрыш. Бұл шеңбер сырттай шеңбер немесе орап тұрған шеңбер деп аталады, ал төбелері конциклдік деп айтылады. Шеңбердің центрі мен оның радиусы сәйкесінше сырттай центр және сырттай радиус деп аталады. Осы төртбұрыштардың басқа атаулары – конциклдік төртбұрыш және хордалық төртбұрыш, екіншісі төртбұрыштың қабырғалары сырттай шеңбердің хордалары болғандықтан. Әдетте төртбұрыш дөңес деп есептеледі, бірақ қиылысқан циклдік төртбұрыштар да бар. Төменде келтірілген формулалар мен қасиеттер дөңес жағдайда қолданылады. "Циклдік" сөзі ежелгі грек тілінен алынған, ол "шеңбер" немесе "дөңгелек" дегенді білдіреді. Барлық үшбұрыштардың сырттай шеңбері болады, бірақ барлық төртбұрыштарда болмайды. Циклдік бола алмайтын төртбұрышқа мысал – квадрат емес ромб. Төмендегі сипаттамалар бөлімінде төртбұрыштың сырттай шеңберге ие болуы үшін қандай қажетті және жеткілікті шарттар орындалуы керектігі көрсетілген.
In Euclidean geometry, a cyclic quadrilateral or inscribed quadrilateral is a quadrilateral whose vertices all lie on a single circle. This circle is called the circumcircle or circumscribed circle, and the vertices are said to be concyclic. The center of the circle and its radius are called the circumcenter and the circumradius respectively. Other names for these quadrilaterals are concyclic quadrilateral and chordal quadrilateral, the latter since the sides of the quadrilateral are chords of the circumcircle. Usually the quadrilateral is assumed to be convex, but there are also crossed cyclic quadrilaterals. The formulas and properties given below are valid in the convex case. The word cyclic is from the Ancient Greek [[wiktionary:κύκλος#Ancient Greek (kuklos), which means "circle" or "wheel". All triangles have a circumcircle, but not all quadrilaterals do. An example of a quadrilateral that cannot be cyclic is a non square rhombus. The section characterizations below states what necessary and sufficient conditions a quadrilateral must satisfy to have a circumcircle.
Ерекше жағдайлар
Кез келген квадрат, тіктөртбұрыш, теңбұрышты трапеция немесе антипараллелограмм циклдік болып табылады. Қағанақ екі тік бұрышы болса ғана циклдік болады – тік бұрышты қағанақ. Бицентрлі төртбұрыш – циклдік және сонымен қатар шеңберге іштей сызылған төртбұрыш, ал экс-бицентрлі төртбұрыш – циклдік және сонымен қатар шеңберге сырттай сызылған төртбұрыш. Гармоникалық төртбұрыш – қарама-қарсы қабырғаларының ұзындықтарының көбейтіндісі тең болатын циклдік төртбұрыш.
Айналым орталығы
Дөңес төртбұрыш циклдік болады, егер және тек қана оның қабырғаларына түсірілген төрт перпендикуляр биссектрисасы бір нүктеде түйіскен болса. Осы ортақ нүкте – сырттай сызылған шеңбердің орталығы.
Бүйірлер мен диагональдар арасындағы бұрыштар
Қиыршықты төртбұрыш ABCD циклдік болады, егер және тек қана егер бір қабырғасы мен диагоналі арасындағы бұрыш, қарсы қабырғасы мен екінші диагоналі арасындағы бұрышқа тең болса. Яғни, мысалы,
Паскальдық ұпайлар
Қиыршық төртбұрыш ABCD-нің циклдік болуы үшін тағы бір қажетті және жеткілікті шарты: E нүктесі диагональдардың қиылысуы болсын, F нүктесі AD және BC қабырғаларының созылмаларының қиылысуы болсын, EF кесіндісі диаметрі болатын шеңбер болсын, ал P және Q нүктелері AB және CD қабырғаларындағы Паскаль нүктелері болсын, олар осы шеңбермен құрылған. (1) ABCD төртбұрышы циклдік болады, егер және тек қана P және Q нүктелері шеңбердің O центрімен бір түзу бойында жатса. (2) ABCD төртбұрышы циклдік болады, егер және тек қана P және Q нүктелері AB және CD қабырғаларының ортасы болса. E қиылысы шеңбердің ішінде немесе сыртында болуы мүмкін. Алғашқы жағдайда циклдік төртбұрыш ABCD, ал екінші жағдайда ABDC болады. Егер қиылыс ішкі болса, онда теңдік E нүктесі бір диагональды бөлетін кесінділердің көбейтіндісі екінші диагональды бөлетін кесінділердің көбейтіндісіне тең екенін көрсетеді. Бұл қиылысатын хордалар теоремасы деп аталады, себебі циклдік төртбұрыштың диагональдары сырттай шеңбердің хордалары болып табылады.
Антицентр және коллинеарлық
Төрт сызық сегменті, циклдік төртбұрыштың бір жағына перпендикуляр және қарама-қарсы жақтың орта нүктесі арқылы өтетін, бір нүктеде түйіседі. Бұл орта нүкте биіктігінің аббревиатурасы. Олардың ортақ нүктесі антицентр деп аталады. Ол "төбе центроиді" бойынша шеңбер ортасының кері бейнесі болып табылады. Осылайша, циклдік төртбұрышта шеңбер ортасы, "төбе центроиді" және антицентр бір түзуде жатады. Егер циклдік төртбұрыштың диагональдары P нүктесінде қиылысса, ал диагональдардың орта нүктелері M және N болса, онда төртбұрыштың антицентрі MNP үшбұрышының биіктік ортасы болады. Циклдік төртбұрыштың антицентрі оның төбелерінің Понселе нүктесі болып табылады.
Басқа қасиеттері
Циклдік төртбұрыш ABCD-де DAB, ABC, BCD және CDA үшбұрыштарының іштей шеңбер орталықтары M1, M2, M3, M4 (оң жақ суретті қараңыз) тіктөртбұрыш түзеді. Бұл жапон теоремасы деп аталатын теоремалардың бірі. Осы төрт үшбұрыштың биік орталықтары ABCD төртбұрышына конгруэнтті төртбұрыш түзеді, ал осы төрт үшбұрыштың ауыр орталықтары тағы бір циклдік төртбұрыш түзеді. Егер циклдік төртбұрыштың қабырғалары арифметикалық прогрессия құраса, онда бұл төртбұрыш экс-бицентрлік те болады. Егер циклдік төртбұрыштың қарама-қарсы қабырғалары E және F нүктелерінде түйіссе, онда E және F нүктелеріндегі ішкі бұрыштардың бисекторлары перпендикуляр болады.
Брахмагупта төртбұрыштары
Брахмагупта төртбұрышы – шеңберге іштей сызылған, бүтін сан қабырғалары, бүтін сан диагональдары және бүтін сан ауданы бар төртбұрыш. a, b, c, d қабырғалары, e, f диагональдары, K ауданы және R сырттай сызылған шеңбер радиусы бар барлық Брахмагупта төртбұрыштарын рационалды параметрлер t, u және v қолданылатын келесі өрнектерден бөлшектерді жою арқылы алуға болады:
Басқа қасиеттері
Циклдік ортодиагональ төртбұрышта антиорталық диагональдардың қиылысу нүктесімен сәйкес келеді. Бұл теореманың бір жағын Андерс Йохан Лекселл 1782 жылы дәлелдеген. Лекселл шардың кіші шеңберіне іштей сызылған сфералық төртбұрышта қарама-қарсы бұрыштардың қосындысы тең болатынын, ал сырттай сызылған төртбұрышта қарама-қарсы қабырғаларының қосындысы тең болатынын көрсетті. Бұл теоремалардың біріншісі жазықтықтағы теореманың сфералық аналогы, ал екіншісі оның қосарлысы, яғни үлкен шеңберлер мен олардың полюстерін ауыстыру нәтижесі. Кипер және авторлар тобы теореманың кері теоремасын дәлелдеді: Егер сфералық төртбұрышта қарама-қарсы қабырғаларының қосындылары тең болса, онда осы төртбұрышқа іштей сызылатын шеңбер бар.