正方形

正方形
一個正四邊形
類型	正多邊形
邊	4
頂點	4
對角線	2
施萊夫利符號	{4} t{2}
Coxeter diagram
對稱群	二面體群 (D4), order 2×4
面積	4 4a2cotπ 4 ≈ 1a2
內角 (度)	90°
內角和	360°
對偶	正四邊形 (本身)
特性	凸, 圓內接多邊形, 等邊多邊形, 等角多邊形, isotoxal

在平面几何学中，正方形是具有四条相等的边和四个相等内角的多边形。正方形是正多边形的一种：正四边形。

性质

正方形是正四边形，是特殊的矩形、菱形、对称四边形、平行四边形。其四个内角为直角。 除了四边四角相等的性质，正方形还有以下性质:

• 所有对边平行；
• 所有内角为直角 ($90^\circ$)；
• 對角線相等并垂直；
• 对角线互相平分。
• 正方形是圆内接四边形。

面积和周长

正方形的面积是其边长的平方

正方形的周长是它的边长的4倍。如果边长为 a，那么周长$P=4a$。正方形的面积是其边长的平方。如果边长为 a，那么面积$A=a^2$。

若正方形的邊長為整數，其面積就是一個完全平方数。在周长固定时，正方形的面積一定大於其他非正方形的四邊形的面积。

对称性

正方形是一种高度对称的平面图形，它关于两条对角线的交点中心对称（这个点又被称作正方形的中心）。它的对称轴有四条，分别是对边中点的连线以及两条对角线。保持正方形不变的变换有8种，包括全等变换，以正方形中心为中心、角度为90度、180度和270度的旋转，以及关于四条对称轴的反射。这八个变换组成了一个群，是二面体群中的一个，记作D₄。

全等变换，四个顶点都不变	r1 （顺时针 90°旋转）	r2 （ 180°旋转）	r3 （顺时针 270°旋转）
fv 垂直反射	fh 水平反射	fd 沿主对角线（左上至右下）反射	fc 沿副对角线（右上至左下）反射
二面体群D4

正方形与无理数

公元前五世纪时，毕达哥拉斯学派最早证明了正方形的对角线长度与边长长度的比例：$\sqrt{2}$，是无法表示为两个自然数的公比的。

平面镶嵌

用同一种多边形不重疊地将平面“铺满”，称为平面的正镶嵌图。正方形是能够组成平面的正镶嵌图的三种正多边形之一（另外两种分别是正三角形和正六边形）。

参见

• 立方体
• 根号2
• 四維超正方体
• 垂直
• 圆规四等分圆
• 幻方
• 完美正方形
• 格点