Gọi A, B là 2 giao điểm của 1 đường thẳng cắt hai đường thẳng.
Gọi : góc A1 và B3 , A4 và B2 là các cặp góc so le trong
góc A2 và B4 , A3 và B1 là các cặp góc so le ngoài
Vì các cặp góc trong cùng phía bằng nhau nên:
a) A1 = B2 (1)
A1 + A2 = 180 độ ( vì kề bù) (2)
B2 + B3 = 180 độ ( vì kề bù) (3)
Từ (1)(2)(3) suy ra A1=B3. (4)
A1 + A4 = 180 độ ( vì kề bù) (5)
Từ (3)(4)(5) suy ra A4 = B2
b) B1 + B2 = 180 ( vì kề bù) (6)
Từ (1)(2)(6) suy ra A2 = B2
Vì A2=B2 nên A3= B3 vì A3 và A2 ; B3 và B2 kề bù
\Rightarrow A4= B4 vì A3 và A4; B3 và B4 kề bù
\Rightarrow A1=B1 vì A4 và A1; B4 và B1 kề bù.
Mà các cặp góc trên là các góc đồng vị.
Vậy, khi một đường thẳng cắt 2 đường thẳng tạo thành các cặp góc trong cùng phía bằng nhau thì các cặp góc so le trong và đồng vị bằng nhau