Soit a un nombre impair. Il existe k \in \Z tel que a = 2k + 1 . On a alors :
(2k + 1)^2 = 4k^2 + 4k + 1 = 2(2k^2 + 2k) + 1 .
Posons k' = 2k^2 + 2k. k' \in \Z donc a^2 = 2k' + 1 et, par définition, a^2 est impair.
On démontre de même que si a est un entier pair alors a^2 est pair.
Par contraposée, si a^2 est impair alors a est impair. L'équivalence est bien démontrée.