Rozpoczynamy od rysunku.
Sposób I
Przyjmijmy, że i oznaczmy
. Wtedy
.
Wyliczymy długości odcinków i
z twierdzenia cosinusów.
Zatem rzeczywiście wszystkie boki trójkąta mają tę samą długość.
Sposób II
Dorysujmy przekątną . Trójkąty
i
są równoramienne i mają kąt
, czyli są równoboczne.
Rozważmy obrót o kąt
wokół punktu
. Obrót ten przeprowadza trójkąt
na
. Ponadto, ponieważ
, obrót
przekształci odcinek
na
. W takim razie odcinki
i
mają tę samą długość (bo rożnią się o obrót), oraz przecinają się pod kątem
(bo obrót o
przeprowadza jeden na drugi). To oznacza, że trójkąt
jest równoramienny z kątem
między ramionami. Jest to więc trójkąt równoboczny.