Введение

Плоская область, ограниченная тремя полукругами.

В геометрии арбелос — это плоская область, ограниченная тремя полукругами с тремя вершинами, такими что каждый угол каждого полукруга имеет общую точку с одним из других (соединён), все они расположены на одной стороне прямой линии (базовой линии), содержащей их диаметры. Кто-то представил эту идею в виде следующего безмолвного доказательства.

Прямоугольник

Пусть D и E – точки пересечения отрезков и полукругов AB и AC соответственно. Четырехугольник ADHE является прямоугольником. Доказательство: углы BDA, BHC и AEC – прямые, так как они опираются на диаметры полукругов (по теореме Фалеса). Следовательно, четырехугольник ADHE имеет три прямых угла, а значит, является прямоугольником. Что и требовалось доказать.

Тангенсы

Линия DE касается полукруга BA в точке D и полукруга AC в точке E.
Доказательство: Поскольку угол BDA прямой, угол DBA равен 90° минус угол DAB. Однако угол DAH также равен 90° минус угол DAB (поскольку угол HAB прямой). Следовательно, треугольники DBA и DAH подобны. Следовательно, угол DIA равен углу DOH, где I – середина AB, а O – середина AC. Но AOH – прямая линия, поэтому углы DOH и DOA являются смежными. Следовательно, сумма углов DIA и DOA равна π. Угол IAO прямой. Сумма углов в любом четырехугольнике равна 2π, поэтому в четырехугольнике IDOA угол IDO должен быть прямым. Но ADHE – прямоугольник, поэтому середина O (диагональ прямоугольника) также является серединой EH (другой диагонали прямоугольника). Поскольку I (определяется как середина AB) является центром полукруга BA, а угол IDE прямой, то DE касается полукруга BA в точке D. По аналогичному рассуждению DE касается полукруга AC в точке E. Что и требовалось доказать.

Круги Архимеда

Высота AH разделяет арбелос на две области, каждая из которых ограничена полукругом, отрезком прямой и дугой внешней полуокружности. Окружности, вписанные в каждую из этих областей и известные как Архимедовы окружности арбелоса, имеют одинаковый радиус.

Вариации и обобщения

Парбелос — фигура, подобная арбелосу, в которой вместо полукругов используются сегменты параболы. Обобщением, включающим как арбелос, так и парбелос, является f-белос, использующий определенный тип подобных дифференцируемых функций. В модели верхней полуплоскости Пуанкаре гиперболической плоскости арбелос моделирует идеальный треугольник.

Этимология

Название арбелос происходит от греческого ἡ ἄρβηλος (he árbēlos) или ἄρβυλος (árbylos), что означает «нож сапожника» — нож, используемый сапожниками с античности до наших дней, лезвие которого, по преданию, напоминает данную геометрическую фигуру.