Si vuole determinare l'area del segmento di parabola delimitato dal segmento AB (vedi Fig. 6). A tal scopo si traccia il triangolo ABC inscritto alla parabola (cioè il triangolo formato prendendo il punto C come il punto sull'arco di parabola che è più distante dal segmento AB ), e su di esso ancora dei triangoli ( AEC e CDB costruiti in modo analogo) inscritti alla parabola (Fig. 6.a).
La dimostrazione si avvale di vari lemmi (dei quali non ripercorreremo la dimostrazione):
Lemma 1: L'area del triangolo inscritto è maggiore di metà dell'area del segmento di parabola (cioè, nell'esempio in figura, l'area del triangolo ABC è maggiore di metà dell'area tratteggiata in Fig. 6).
Lemma 2: La somma delle aree dei triangoli AEC e CDB è uguale ad un quarto dell'area di ABC.
I due lemmi si dimostrano utilizzando le proprietà geometriche della parabola.
Sia ora S l'area cercata (quella di Fig. 6); A 0 l'area del triangolo ABC , A 1 l'area coperta dai triangoli AEC e CDB , A2 l'area che si copre ripetendo la costruzione su tutti i lati AE , EC, CD, DB e così via per A 3 , A4 , ... , A n . Ad ogni passo il numero dei triangoli raddoppia, ma la somma di essi è un quarto di quelli del passo precedente, cosicché abbiamo:
Lemma 3: Sia A0,A1 ,A2, ... ,A n , una successione di grandezze, ognuna quadrupla della successiva. allora:
Teorema : S =
.
Dimostrazione: Ovviamente la dimostrazione odierna consisterebbe
nel far vedere che la serie A0+A
1+ A2+ ... + An+ ... converge
a .
Ma noi seguiremo la dimostrazione di Archimede, usando il metodo di esaustione.
Sia, per assurdo, S >
, inoltre poniamo E = S -
ed En = S - (
A 0+A1+ A2+ ... +
A n ); avremo allora, per ogni n>0:
S =
+ E = A0+A1+ A2
+ ... + An+ En .
Per il Lemma 1, ad ogni passo l'area E
n si riduce di più
della metà quindi (per il postulato di Archimede), per n abbastanza
grande si può arrivare ad avere E n <
E , e ciò implica (dall'uguaglianza sopra) che
< A0+A
1 + A2+ ... + An, il che è
assurdo per il Lemma 3.
In modo analogo si può dimostrare che è
assurdo supporre S <
, e quindi il teorema è dimostrato.