Nelikulmio

**Nelikulmio** eli **tetragoni** on geometriassa monikulmio, jossa on neljä kulmaa ja sivua. Nelikulmio voidaan ajatella syntyvän murtoviivasta, jonka neljä sivua voivat olla eri asennoissa ja jonka ensimmäisen ja viimeisen sivun päätepisteet on yhdistetty toisiinsa. Murtoviivaa kutsutaan piiriksi. Nelikulmiosta voi tulla yksinkertainen tai kompleksinen monikulmio. Yhdessä kolmioiden kanssa nelikulmiot ovat yleisimmät geometriset kuviot ja tunnetuimpia nelikulmiota ovat neliöt, suorakulmiot, neljäkkäät, suunnikkaat ja puolisuunnikkaat.

Nelikulmiolla on neljä sivua ja yhdestä kärjestä erkanee aina puolet sivuista. Jos sivut numeroidaan juoksevasti yhdestä kärjestä lukien, ovat parilliset sivut toisilleen vastakkaiset sivut, kuten ovat myös parittomat sivut. Kulmille ja kärjille löytyvät vastaavasti vastakkaiset kärjet ja kulmat. Nelikulmion lävistäjät piirretään yhdistämällä vastakkaiset kärjet toisiinsa, joten lävistäjiä on aina kaksi. Ne voivat kulkea nelikulmion sisä- tai ulkopuolella.

## Nelikulmioiden luokittelu
Nelikulmioita voi luokitella eri ryhmiin eri asioiden perusteella. Seuraavassa kaaviossa ja sitä seuraavassa tekstiosuudessa on esitelty joitakin luokkia, jotka ovat yleisimmin esillä sekä joitakin harvinaisempia tapauksia.

## Kompleksinen nelikulmio

Kompleksista nelikulmiota kutsutaan joskus ”perhoseksi” tai ”rusetiksi”. Nelikulmion piiri leikkaa itseään vastakkaisten sivujen välissä ja muodostaa kaksi kolmion muotoista sisäosaa. Leikkauspiste ei kuitenkaan ole monikulmion kärki, vaikka siinä näyttää olevan ristikkäiset sisäkulmat. Jos sen kulmissa olisi kärkipiste, olisi se kaksiosainen kuusikulmio. Itseään leikkaavan nelikulmion lävistäjät kulkevat nelikulmion ulkopuolella.

Itseään leikkaava nelikulmio voi olla tasakulmainen, jos kummankin sisäosan sisäkulmat ovat yhtä suuret. Silloin risteävät sivut leikkaavat toisensa pisteessä, jonka etäisyydet yhdensuuntaisista poikittaisista sivuista voivat olla eri pituiset. Se ei kuitenkaan voi olla tasasivuinen. Sen risteävät sivut tulisivat tällöin olla pitemmät, jotta sisäosalle jäisi tilaa, mutta se olisi tasasivuisuutta vastaan. Itseään leikkaavassa nelikulmiossa on eräs merkillinen piirre. Kun lähtee liikkeelle yhdestä kärjestä ja seuraa piiriä, sijaitsee nelikulmion sisäosa kummassakin kolmiossa eri puolella kuljettavaa murtoviivaa. Samoin sisäkulmat aukeavat eri kolmiossa eri puolelle murtoviivaa.

## Yksinkertaiset nelikulmiot
Monikulmio on yksinkertainen, kun sillä on yksi yhtenäinen sisäosa. Yksinkertainen nelikulmio voi olla konveksi- tai konkaavi monikulmio. Jos sillä ei ole yhtään yhdensuuntaista sivuparia, on se *epäkäs*.

### Konveksit eli kuperat nelikulmiot

Konveksissa eli kuperassa nelikulmiossa kaikki kulmat ovat alle 180°, eli ne ovat koveria. Sisäkulmien eksplementtikulmat ovat silloin kuperia, jolloin koko nelikulmio on kupera. Tällöin mistä tahansa nelikulmion piirin pisteestä näkee sisäosan kautta suoraan kaikki muut piirin pisteet. Erityisesti kärjistä piirretyt molemmat lävistäjät kulkevat koko matkan nelikulmion sisäosassa.

Konveksin nelikulmion (kulmien lukumäärä **n = 4**) sisäkulmien summa on
:S = (n-2) \cdot 180^\circ = (4-2) \cdot 180^\circ = 360^\circ . 

Ulkokulma tarkoittaa monikulmiossa kulmaa, joka jää sivun jatkeen ja viereisen sivun väliin. Sisäkulman ja ulkokulman summa on aina 180° eli ne ovat toistensa suplementtikulmia. Konveksin monikulmion ulkokulmien summa on aina 360° eikä se riipu kulmien lukumäärästä.

Jos yksi kulma on lähes 180° eli oikokulma, jää muille kulmille yli 180°. Siksi kuperalla nelikulmiolla on mahdollista olla kaksi lähes 180° kulmaa, ja ne voivat sijaita vierekkäin tai vastakkain. Tällöin kahdelle muulle kulmalle jää jäljelle hyvin pienet kulmat ja nelikulmio on hyvin ohut.

### Konkaavit eli koverat nelikulmiot

Konkaavi eli kovera nelikulmio voi syntyä vain siten, että yksi kulmista on kupera kulma. Kuperan kulman eksplementtikulma on tällöin kovera, mikä on antanut monikulmioluokalle sen nimen. Toista kuperaa kulmaa ei voi olla, sillä jo yhden kuperan kulman α takia (α > 180°) muille kolmelle kulmalle jää yhteensä 360° − α A = \tfrac{1}{2} d_{1} d_{2} \; \sin \, \varphi = m_1m_2 \sin \epsilon 
jossa d1 ja d2 ovat sen lävistäjät, \varphi on lävistäjien välinen kulma, m1 ja m2 ovat bimediaaneja ja \epsilon on bimediaanien  välinen kulma.

Toinen tapa laskea pinta-ala on, kun s = \tfrac{1}{2} (a+b+c+d) on puolipiiri, 
:A = \sqrt{(s-a)(s-b)(s-c)(s-d) - a b c d \cos^2 {\tfrac {\beta + \delta}{2}}}. 

Muita kaavoja pinta-alalle ovat
:A=\frac{1}{4}(b^2+d^2-a^2-c^2)\tan \varphi ja 
:A=\frac{1}{4}\sqrt{4d_1^2d_2^2-(b^2+d^2-a^2-c^2)^2}

## Katso myös
* Neliöluku

## Lähteet
*
*
*

### Viitteet

## Aiheesta muualla

* van Tienhoven, Chris: Encyclopedia of Quadri-Figures 
* de Villiers, Michael: The role and function of a hierarchical classification of quadrilaterals