А как же вариант, что одна из них диагональ, а вторая идет в обход вне четырехугольника? И если ты имеешь в виду, что кривые должны проходить только по внутренности четырехугольника, то они обязаны пересечься и у невыпуклого.
Всё сводится к кривой без самопересечений. Она делит четырехугольник на две части. Второй кривой нужно соединить одну часть со второй, потому что одна вершина лежит в одной, а вторая — во второй. Кривой будет нужно где-то перейти из одной части в другую, момент перехода и есть пересечение.