Primo teorema di euclide Enunciato con l'equivalenza In un triangolo rettangolo il quadrato costruito su un cateto è equivalente al rettangolo avente per dimensioni l'ipotenusa e la proiezione di quel cateto sull'ipotenusa stessa. Dimostrazione Facendo riferimento alla figura, si consideri il triangolo rettangolo ABC. Sul cateto BC si costruisca il quadrato BDEC e sia CH la proiezione del cateto BC sull'ipotenusa CA. Si costruisca il rettangolo HCLM avente CL congruente a CA. Si prolunghi il lato ED dalla parte di D fino ad incontrare in F la retta contenente il segmento CL e in G la retta contenente il segmento MH. Si vuole dimostrare che il quadrato BDEC è equivalente al rettangolo HCLM. Si considerino ora i triangoli ABC e CFE. Essi hanno: BC congruente a CE per costruzione, l'angolo ABC congruente all'angolo FEC perché retti, l'angolo BCA congruente all'angolo ECF perché entrambi complementari dello stesso angolo FCB. Dunque, per il secondo criterio di congruenza dei triangoli, i triangoli ABC e CFE sono congruenti, e in particolare si ha che CA è congruente a CF. Si considerino il quadrato BDEC e il parallelogramma FCBG. Essi hanno la stessa base CB e la stessa altezza DB (perché DE e GF appartengono alla stessa retta) e quindi sono equivalenti. Si considerino il parallelogramma FCBG e il rettangolo HCLM. Essi hanno basi congruenti (infatti FC è congruente a CA per dimostrazione precedente, e CA è congruente a CL per costruzione, quindi FC è congruente a CL per la proprietà transitiva della congruenza) e la stessa altezza (infatti FC e CL appartengono alla stessa retta, e così pure BG e MH), quindi sono equivalenti. Q. Allora, per la proprietà transitiva dell'equivalenza, il quadrato BDEC è equivalente al rettangolo HCLM. Secondo teorema di Euclide Enunciato con l'equivalenza In un triangolo rettangolo, il quadrato costruito sull'altezza relativa all'ipotenusa è equivalente al rettangolo avente per dimensioni le proiezioni dei cateti sull'ipotenusa. Dimostrazione Dimostrazione del secondo teorema di Euclide mediante l'equivalenza Facendo riferimento alla figura, sia CL congruente e perpendicolare a CA e CR congruente a CH. Si vuole dimostrare che il quadrato HPQB è equivalente al rettangolo RLMS. Si consideri il triangolo rettangolo BCH e ad esso si applichi il teorema di Pitagora. Si ottiene che il quadrato CBDE è equivalente alla somma dei quadrati HPQB e CRSH. Si consideri ora il triangolo rettangolo ABC, e ad esso si applichi il primo teorema di Euclide. Si ottiene che il quadrato CBDE è equivalente al rettangolo CLMH, ma tale rettangolo può essere considerato come la somma del quadrato CRSH e del rettangolo RLMS. Allora la somma di HPQB e CRSH è equivalente alla somma di CRSH e RLMS, quindi, per differenza, HPQB è equivalente a RLMS. C.V.D. Teorema di Pitagora Enunciato In ogni triangolo rettangolo, l'area del quadrato costruito sull'ipotenusa è equivalente alla somma delle aree dei quadrati costruiti sui cateti. Dimostrazioni La dimostrazione classica del teorema di Pitagora completa il primo libro degli Elementi di Euclide, e ne costituisce il filo conduttore. Dato che richiede il postulato delle parallele, esso non vale nelle geometrie non-euclidee e nella geometria neutrale. Nel testo di Euclide la dimostrazione del teorema è immediatamente preceduta dalla dimostrazione della costruibilità dei quadrati. L'esistenza stessa dei quadrati dipende infatti dal postulato delle parallele e viene meno nelle geometrie non euclidee. Questo aspetto del problema è in genere trascurato nella didattica contemporanea, che tende spesso ad assumere come ovvia l'esistenza dei quadrati. La dimostrazione del teorema di Pitagora consiste nel riempire uno stesso quadrato di lato uguale alla somma dei cateti prima con quattro copie del triangolo rettangolo più il quadrato costruito sull'ipotenusa e poi con quattro copie del triangolo rettangolo più i quadrati costruiti sui cateti, come in figura