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| In [[mathematics]], the '''perpendicular bisector construction''' is a construction which produces a new [[quadrilateral]] from a given quadrilateral using the perpendicular bisectors to the sides of the former quadrilateral. This construction arises very naturally and has been considered by many authors over the years.
| | My name is Penni and I am studying Architecture, Art, and Planning and Japanese Studies at Almere / Netherlands. <br>xunjie 瞬時には目を惹くシフォンレースレース、 |
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| ==Definition of the construction==
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| Suppose that the [[vertex (geometry)|vertices]] of the [[quadrilateral]] <math> Q </math> are given by <math> Q_1,Q_2,Q_3,Q_4 </math>. Let <math> b_1,b_2,b_3,b_4 </math> be the perpendicular bisectors of sides <math> Q_1Q_2,Q_2Q_3,Q_3Q_4,Q_4Q_1 </math> respectively. Then their intersections <math> Q_i^{(2)}=b_{i+2}b_{i+3} </math>, with subscripts considered modulo 4, form the consequent quadrilateral <math> Q^{(2)} </math>. The construction is then iterated on <math> Q^{(2)} </math> to produce <math> Q^{(3)} </math> and so on.
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| [[File:PerpendicularBisectorConstruction.svg|thumb|360px|First iteration of the perpendicular bisector construction]]
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| An equivalent construction can be obtained by letting the vertices of <math> Q^{(i+1)} </math> be the [[circumcenter]]s of the 4 triangles formed by selecting combinations of 3 vertices of <math> Q^{(i)} </math>.
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| ==Properties==
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| 1. If <math> Q^{(1)} </math> is not cyclic, then <math> Q^{(2)} </math> is not degenerate.<ref name=King>J. King, Quadrilaterals formed by perpendicular bisectors, in ''Geometry Turned On'', (ed. J. King), MAA Notes 41, 1997, pp. 29–32.</ref>
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| 2. Quadrilateral <math> Q^{(2)} </math> is never cyclic.<ref name="King" />
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| 3. Quadrilaterals <math> Q^{(1)} </math> and <math> Q^{(3)} </math> are [[Homothety|homothetic]], and in particular, [[Similarity (geometry)|similar]].<ref name=Shephard>G. C. Shephard, The perpendicular bisector construction, ''Geom. Dedicata'', 56 (1995) 75–84.</ref> Quadrilaterals <math> Q^{(2)} </math> and <math> Q^{(4)} </math> are also homothetic.
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| 3. The Perpendicular bisector construction can be reversed via [[isogonal conjugation]].<ref name=RadkoTsukerman>O. Radko and E. Tsukerman, The Perpendicular Bisector Construction, the Isoptic Point and the Simson Line of a Quadrilateral, ''Forum Geometricorum'' '''12''': 161–189 (2012).</ref> That is, given <math> Q^{(i+1)} </math>, it is possible to construct <math> Q^{(i)} </math>.
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| 4. Let <math> \alpha, \beta, \gamma, \delta </math> be the angles of <math> Q^{(1)} </math>. For every <math> i </math>, the ratio of areas of <math> Q^{(i)} </math> and <math> Q^{(i+1)} </math> is given by<ref name="RadkoTsukerman" />
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| <div style="text-align: center;"><math> (1/4)(cot(\alpha)+cot(\gamma))(cot(\beta)+cot(\delta)). </math></div>
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| 5. If <math> Q^{(1)} </math> is convex then the sequence of quadrilaterals <math> Q^{(1)}, Q^{(2)},\ldots </math> converges to the [[Isoptic Point]] of <math> Q^{(1)} </math>, which is also the Isoptic Point for every <math> Q^{(i)} </math>. Similarly, if <math> Q^{(1)} </math> is concave, then the sequence <math> Q^{(1)}, Q^{(0)}, Q^{(-1)},\ldots </math> obtained by reversing the construction converges to the Isoptic Point of the <math> Q^{(i)} </math>'s.<ref name="RadkoTsukerman" />
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| ==Motivating discussion==
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| The perpendicular bisector construction arises naturally in an attempt to find a replacement for the [[circumcenter]] of a quadrilateral in the case that it is noncyclic.
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| ==References==
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| {{reflist}}
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| <!--- After listing your sources please cite them using inline citations and place them after the information they cite. Please see http://en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:REFB for instructions on how to add citations. --->
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| * J. Langr, Problem E1050, ''Amer. Math. Monthly'', 60 (1953) 551.
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| * V. V. Prasolov, ''Plane Geometry Problems'', vol. 1 (in Russian), 1991; Problem 6.31.
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| * V. V. Prasolov, ''Problems in Plane and Solid Geometry'', vol. 1 (translated by D. Leites), available at http://students.imsa.edu/~tliu/math/planegeo.eps.
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| * D. Bennett, Dynamic geometry renews interest in an old problem, in ''Geometry Turned On'', (ed. J. King), MAA Notes 41, 1997, pp. 25–28.
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| * J. King, Quadrilaterals formed by perpendicular bisectors, in ''Geometry Turned On'', (ed. J. King), MAA Notes 41, 1997, pp. 29–32.
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| * G. C. Shephard, The perpendicular bisector construction, ''Geom. Dedicata'', 56 (1995) 75–84.
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| * A. Bogomolny, Quadrilaterals formed by perpendicular bisectors, ''Interactive Mathematics Miscellany and Puzzles'', http://www.cut-the-knot.org/Curriculum/Geometry/PerpBisectQuadri.shtml.
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| * B. Grünbaum, On quadrangles derived from quadrangles—Part 3, ''Geombinatorics'' 7(1998), 88–94.
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| * O. Radko and E. Tsukerman, The Perpendicular Bisector Construction, the Isoptic Point and the Simson Line of a Quadrilateral, ''Forum Geometricorum'' '''12''': 161–189 (2012).
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| [[Category:Quadrilaterals]]
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My name is Penni and I am studying Architecture, Art, and Planning and Japanese Studies at Almere / Netherlands.
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