दर्शाइए कि आयत ही एकमात्र ऐसा समांतर चतुर्भुज है जिसे वृत्त के अंतर्गत बनाया जा सकता है।
मान लीजिए कि ABCD एक समांतर चतुर्भुज है जिसे किसी वृत्त के अंतर्गत बनाया गया है। चूँकि इसके सभी शीर्ष वृत्त पर स्थित हैं, इसलिए ABCD एक चक्रीय चतुर्भुज है।
हम जानते हैं कि चक्रीय चतुर्भुज के सम्मुख कोणों का योगफल होता है (प्रमेय 11)। अतः, और होगा।
साथ ही, चूँकि ABCD एक समांतर चतुर्भुज है, इसलिए इसके सम्मुख कोण बराबर होते हैं। अर्थात और ।
अब में के स्थान पर रखने पर हमें प्राप्त होता है: , जिससे और । इसी प्रकार, , और ।
चूँकि समांतर चतुर्भुज के सभी कोण समकोण हैं, इसलिए यह एक आयत है। अतः, आयत ही एकमात्र ऐसा समांतर चतुर्भुज है जिसे वृत्त के अंतर्गत बनाया जा सकता है।
Explanation
यह प्रमाय चक्रीय चतुर्भुज के गुण और समांतर चतुर्भुज के गुण को मिलाकर सिद्ध की जाती है। चक्रीय चतुर्भुज के सम्मुख कोणों का योग 180 डिग्री होता है, जबकि समांतर चतुर्भुज के सम्मुख कोण बराबर होते हैं। दोनों कोणों को समान मानते हुए उनका योग 180 डिग्री होने पर प्रत्येक कोण 90 डिग्री का अनिवार्य रूप से प्राप्त होता है, जो आयत की परिभाषा है।
Solution Steps
चरण 1: मान लीजिए ABCD एक वृत्त के अंतर्गत बना एक समांतर चतुर्भुज है, अतः यह एक चक्रीय चतुर्भुज है।
चरण 2: चक्रीय चतुर्भुज के गुण के अनुसार, सम्मुख कोणों का योग होता है। अतः ।
चरण 3: समांतर चतुर्भुज के गुण के अनुसार, सम्मुख कोण बराबर होते हैं। अतः ।
चरण 4: दोनों समीकरणों के आधार पर, , जिससे । इसी प्रकार अन्य सभी कोण के होंगे।
चरण 5: चूँकि समांतर चतुर्भुज के सभी कोण समकोण हैं, इसलिए यह एक आयत है। अतः सिद्ध हुआ कि आयत ही एकमात्र चक्रीय समांतर चतुर्भुज है।