El principio de Cavalieri

La demostración directa es un método para demostrar la veracidad de una afirmación dada mediante una combinación sencilla de hechos establecidos, generalmente axiomas, definiciones y teoremas previamente probados. Para probar una afirmación condicional [latex]p rightarrow q[/latex], se asume que [latex]p[/latex] es verdadera y se utilizan reglas de inferencia para demostrar que [latex]q[/latex] también debe ser verdadera.

La prueba por contradicción, o reductio ad absurdum, es una forma de prueba indirecta. Establece la veracidad de una proposición demostrando que asumir que la proposición es falsa conduce a una contradicción lógica. Para demostrar una proposición [latex]p[/latex], se asume su negación, [latex]\neg p[/latex], y se deduce una contradicción, como [latex]q \land \neg q[/latex], concluyendo así que [latex]p[/latex] debe ser verdadera.

El teorema de Pitágoras es una relación fundamental de la geometría euclidiana entre los tres lados de un triángulo rectángulo. Establece que el área del cuadrado cuyo lado es la hipotenusa (el lado opuesto al ángulo recto) es igual a la suma de las áreas de los cuadrados de los otros dos lados. La fórmula se expresa como [latex]a^2 + b^2 = c^2[/latex].

El teorema de Pitágoras proporciona la base para la fórmula de la distancia en coordenadas cartesianas. La distancia [latex]d[/latex] entre dos puntos [latex](x_1, y_1)[/latex] y [latex](x_2, y_2)[/latex] en un plano viene dada por [latex]d = sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}[/latex]. Esta fórmula es una aplicación directa del teorema a un triángulo rectángulo cuyos catetos son las diferencias en las coordenadas x e y.

Se trata de un problema históricamente notable en matemáticas. Su resolución negativa por Leonhard Euler en 1736 sentó las bases de la teoría de grafos y prefiguró la idea de topología. El problema consistía en saber si los siete puentes de la ciudad de Königsberg podían recorrerse en un solo viaje sin volver atrás, y si el viaje terminaba en el mismo terreno en el que había comenzado.

Teorema fundamental de topología y geometría que establece que, para cualquier poliedro convexo, el número de vértices (V), aristas (E) y caras (F) está relacionado por la fórmula [latex]V - E + F = 2[/latex]. Este valor, 2, es la característica de Euler de una esfera, lo que revela una profunda propiedad topológica independiente de la forma específica del poliedro.

Una terna pitagórica consta de tres enteros positivos a, b y c, tales que [latex]a² + b² = c²[/latex]. Un ejemplo conocido es (3, 4, 5). La fórmula de Euclides es un método fundamental para generar estas ternas. Dados dos enteros positivos cualesquiera m y n con [latex]m > n[/latex], la fórmula [latex]a = m² - n²[/latex], [latex]b = 2mn[/latex], [latex]c = m² + n²[/latex] genera una terna pitagórica.

Los sólidos platónicos son los cinco únicos poliedros regulares convexos: un poliedro regular tiene caras poligonales regulares congruentes y el mismo número de caras que se encuentran en cada vértice. Los cinco sólidos son el tetraedro (4 caras), el cubo (6 caras), el octaedro (8 caras), el dodecaedro (12 caras) y el icosaedro (20 caras). Su simetría y propiedades se han estudiado desde la antigüedad.

La raíz cuadrada de 2 es un número irracional, lo que significa que no se puede expresar como una relación entre dos números enteros [latex]p/q[/latex]. La prueba clásica, a menudo atribuida a los pitagóricos, es una prueba por contradicción: se supone que [latex]\sqrt{2} = p/q[/latex] en términos mínimos, lo que lleva a la conclusión de que tanto [latex]p[/latex] como [latex]q[/latex] deben ser pares, lo que contradice la suposición inicial.

El teorema de Ptolomeo proporciona una elegante demostración geométrica de las fórmulas de suma y diferencia en trigonometría. Al inscribir un cuadrilátero en un círculo con un lado como diámetro, las longitudes de los lados pueden expresarse como senos y cosenos de los ángulos inscritos. La aplicación del teorema [latex]AC \cdot BD = AB \cdot CD + BC \cdot DA[/latex] da lugar directamente a identidades como [latex]sin(alfa + beta) = \sin\alpha\cos\beta + \cos\alpha\sin\beta[/latex].

El sistema de coordenadas cartesianas proporciona un modelo algebraico para la geometría euclidiana. Utiliza uno o más números, o coordenadas, para determinar de forma única la posición de un punto en el espacio. En un plano, se utilizan dos líneas perpendiculares (el eje x y el eje y), lo que permite describir formas geométricas mediante ecuaciones algebraicas. Esta fusión de álgebra y geometría se conoce como geometría analítica.

La inducción matemática es una técnica utilizada para demostrar que una propiedad [latex]P(n)[/latex] se cumple para cada número natural [latex]n[/latex]. Implica dos pasos: el caso base, que demuestra que [latex]P(0)[/latex] o [latex]P(1)[/latex] es verdadero, y el paso inductivo, que demuestra que si [latex]P(k)[/latex] es verdadero para algún número natural [latex]k[/latex] (la hipótesis de inducción), entonces [latex]P(k+1)[/latex] también es verdadero.

Ecuación diferencial parcial hiperbólica lineal de segundo orden que gobierna la propagación de varios tipos de ondas. En su forma más simple, se escribe como [latex]\frac{\partial^2 u}{\partial t^2} = c^2 \nabla^2 u[/latex], donde [latex]u(\vec{x},t)[/latex] es la amplitud de la onda, [latex]c[/latex] es la velocidad de la onda, y [latex]\nabla^2[/latex] es el operador de Laplace. Modela fenómenos como las cuerdas vibrantes, las ondas sonoras y las ondas luminosas.

La característica de Euler es una invariante topológica, un número que describe la estructura o forma de un espacio topológico independientemente de cómo se doble. Para los poliedros, se define mediante la fórmula [latex]\chi = V - E + F[/latex], donde V, E y F son el número de vértices, aristas y caras, respectivamente. Para una esfera, [latex]\chi = 2[/latex], mientras que para un toro, [latex]\chi = 0[/latex].