Théorème de Barbier

L'une des preuves du théorème utilise les propriétés des sommes de Minkowski. Soit K un objet de largeur constante w, et K' son image par une rotation de 180°. Alors la somme de Minkowski de K et de K' est un disque de rayon w et de périmètre 2πw. Cependant, la somme de Minkowski agit linéairement sur le périmètre des corps convexes, de sorte que le périmètre de K doit être de la moitié du périmètre de ce disque, c'est-à-dire πw , comme énoncé par le théorème^[3].

D'une autre manière, le théorème découle immédiatement de la Formule de Crofton - un résultat de géométrie intégrale - qui énonce que la longueur d'une courbe est égale à la mesure de l'ensemble des droites qui coupent cette courbe, multiplié par le nombre d'intersection. Deux courbes qui ont la même largeur constante sont coupées par des ensembles de droites ayant la même mesure, et ils ont donc la même longueur. Historiquement, la formule de Crofton a été établie postérieurement, et de manière indépendante, au théorème de Barbier^[4].

Une preuve du théorème utilisant des probabilités peut se déduire des nouilles de Buffon (en).

L'analogue du théorème de Barbier pour les surfaces de largeur constante est faux. En particulier, la sphère unité a une surface égale à ${\displaystyle 4\pi \approx 12.566}$ tandis que la surface de révolution d'un triangle de Reuleaux ayant la même épaisseur constante possède une aire de ${\displaystyle 8\pi -{\tfrac {4}{3}}\pi ^{2}\approx 11.973}$^[5].

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