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  歐幾里得的證明包括第二個結論,就是若三角形的二腰延伸超過底邊,則二腰延長線和底邊的夾角也會相等。歐幾里得的證明中包括了繪製二腰延長線的輔助線,但當時的數學家普羅克魯斯指出他沒有用到第二個結論,而且若在三角形內部繪輔助線,會使證明比較簡單。歐幾里得的證明用到稱為SAS的三角形全等,是幾何原本中的上一個命題。

  在教科書(例如人教版數學教科書在八年級“軸對稱”一章)上常見的作法是作頂角A的角平分線。此證明方式比歐幾里德的簡單,但在幾何原本中命題9才是作角平分線,因此若幾何原本中在命題5就使用角平分線,會有迴圈論證的問題。  其證明如下:  勒讓德在《幾何原理》用了一個類似的方式證明,不過令X是線段BC的中點。其證明方式類似,但是會用到SSS全等,而在歐幾里德的幾何原本未提到SSS全等。  帕普斯在約公元300年用了一個非常簡短的方法證明: 等腰三角形ABC中, AB=AC, BC=CB, CA=BA, 則三角形ABC與ACB全等(SSS), 故三角形ABC 兩底角相等 Q.E.D. 在約1960年,赫伯特·吉倫特編寫的程式也得到了相同的證明。
驢橋定理(),也稱為等腰三角形定理,是在歐幾里得幾何中的一個數學定理,是指等腰三角形二腰對應的二底角相等。此定理出現在歐幾里得的幾何原本第一卷命題五。