O teorema de Pompeiu é um resultado da geometria plana, descoberto pelo matemático romeno Dimitrie Pompeiu. O teorema é simples, mas não clássico. Estabelece que:
A prova é rápida. Considere-se uma rotação de 60° sobre o ponto C. Assuma-se que A ligue-se a B, e P ligue-se a P '. Então temos , e . Por isso, o triângulo PCP ' é equiláterio e . É óbvio que . Então o triângulo PBP ' tem lados iguais a PA, PB, e PC e a demonstração por construção está completa.