Bir dörtgenin aşağıdaki özelliklerden en az birini taşıdığı biliniyorsa bu dörtgen bir karedir ve diğer özellikleri de taşır.
Tüm iç açılar dik ve kenar uzunlukları eşit (kare tanımı)
Köşegen uzunlukları eşit ve birbirine dik
Kare aynı zamanda bir paralelkenar, eşkenar dörtgen ve dikdörtgen olduğu için, dörtgenler, paralelkenar, eşkenar dörtgen, dikdörtgen bölümünde bahsettiğimiz tüm özellikler kare için de geçerlidir.
Karenin Kenar ve Köşegen Özellikleri
Karenin karşılıklı kenarları birbirine paraleldir ve tüm kenar uzunlukları birbirine eşittir.
Köşegen uzunluğu \( 13\sqrt{2} \) cm olan bir kare, alanı 289 cm\( ^2 \) olan başka bir karenin içerisine şekildeki gibi yerleştiriliyor. İçteki karenin köşeleri dıştaki karenin kenarlarını uzunlukları \( a \) ve \( b \) cm olacak şekilde ikiye bölmektedir. Buna göre \( \frac{a}{b} \) oranı nedir?
Karenin kenarları eşit uzunlukta olduğu için dıştaki karenin tüm kenarları \( a + b \) cm olur.
Oluşan 4 üçgen eş üçgenler olduğu için içteki karenin tüm köşeleri dıştaki karenin kenarlarını uzunlukları \( a \) ve \( b \) cm olacak şekilde ikiye böler.
Dıştaki karenin alanı 289 cm\( ^2 \) olarak veriliyor.
\( (a + b)^2 = 289 \)
\( a + b = 17 \) cm
İçteki karenin bir kenar uzunluğuna \( c \) diyelim.
İçteki karenin köşegen uzunluğu \( 13\sqrt{2} \) cm olarak veriliyor.
Pisagor teoremini kullanarak \( c \) değerini bulalım.
\( c^2 + c^2 = (13\sqrt{2})^2 \)
\( 2c^2 = 13^2 \cdot 2 \)
\( c = 13 \) cm
Kenar uzunlukları \( a \), \( b \) ve \( c \) olan dik üçgenlerde de Pisagor teoremini kullanalım.
\( a^2 + b^2 = c^2 \)
\( a^2 + b^2 = 13^2 = 169 \)
\( a^2 + b^2 \) ifadesini aşağıdaki şekilde yazabiliriz.
\( a^2 + b^2 = (a + b)^2 - 2ab \)
Bildiğimiz değerleri bu eşitlikte yerine yazalım.
\( 169 = 17^2 - 2ab \)
\( ab = 60 \)
Soruda \( \frac{a}{b} \) oranı isteniyor.
Bu oranı bulabilmek için önce \( a - b \) ifadesinin değerini bulalım.
\( a^2 + b^2 \) ifadesini aşağıdaki şekilde de yazabiliriz.
\( a^2 + b^2 = (a - b)^2 + 2ab \)
Bildiğimiz değerleri bu eşitlikte yerine yazalım.
\( 169 = (a - b)^2 + 2 \cdot 60 \)
\( (a - b)^2 = 169 - 120 \)
\( a - b = 7 \)
\( a + b = 17 \) ve \( a - b = 7 \) denklemlerini taraf tarafa toplayarak \( a \) ve \( b \) değerlerini bulalım.
İçteki karenin bir kenarına \( x \) dersek (yamuğun üst tabanı) dıştaki karenin bir kenarı \( 3x \) olur (yamuğun alt tabanı) .
Buna göre içteki karenin alanı \( x^2 \), dıştaki karenin alanı \( (3x)^2 = 9x^2 \) bulunur, dolayısıyla iki kare arasında kalan ve 4 eş yamuğun birleşiminden oluşan toplam alan \( 9x^2 - x^2 = 8x^2 \) olur.
4 eş yamuktan birinin alanı \( \frac{8x^2}{4} = 2x^2 \) olur.
İçteki karenin alanının bir yamuğun alanına oranı \( \frac{x^2}{2x^2} = \frac{1}{2} \) olarak bulunur.
\( KBL \) ve \( MDN \) üçgenleri 45-45-90° üçgeni olur. 45-45-90° üçgeninde kenar uzunlukları arasındaki orantı sırasıyla \( 1:1:\sqrt{2} \) şeklinde olur.
\( \abs{KL} = \sqrt{2}\abs{KB} \)
\( a = \sqrt{2}(4 - a) \)
\( a = 4\sqrt{2} - \sqrt{2}a \)
\( a = \dfrac{4\sqrt{2}}{\sqrt{2} + 1} \)
Payı ve paydayı paydanın eşleniği olan \( \sqrt{2} - 1 \) ile çarpalım.