Пусть накрест лежащие углы разные (угол AFL не равен углу FLK). Тогда проведем прямую через точку F, под углом равным углу FLK. Получается, что мы провели прямую параллельную нижней через точку А. Появилось противоречие, так как две прямые параллельные нижней проходят через одну точку, противоречие аксиоме о параллельных прямых. Что и требовалось доказать. Остальные две теоремы доказываются аналогично, поиском равных накрест лежащих углов.