Пусть — вписанный угол окружности с центром O, опирающийся на дугу AC. Докажем, что . Рассмотрим три возможных случая расположения луча ВО относительно угла АВС.
- 1. Луч BO совпадает с одной из сторон , например со стороной BC. В этом случае дуга AC меньше полуокружности, поэтому . Так как — внешний угол равнобедренного , а углы при основании равнобедренного треугольника равны, один из них это , значит их сумма равна , a . Отсюда следует, что .
- 2. Луч BO делит на два угла. В этом случае луч BO пересекает дугу AC в некоторой точке D. Точка D разделяет дугу AC на две дуги: AD и DC. По доказанному в п.1 и . Складывая эти равенства почленно, получаем: , или .
- 3. Луч BO лежит вне . В этом случае дуга AC составляет часть дуги AD. По доказанному в п.1 и . . Т.к. дуга AC = AD − DC, то .