Embora aquilo que hoje chamamos de "Teorema de Pitágoras" já fosse conhecido pelos babilónios cerca de 1000 anos antes, Pitágoras pode ter sido o primeiro a efectivamente demonstrá-lo e comprová-lo. Dos seus trabalhos mais recentes nada se conhece, já que sua escola era secreta e praticava o que chamavam de "comunalismo", ou seja, os trabalhos de Pitágoras se misturavam aos de seus seguidores tornando-se impossível distingui-los uns dos outros. Sua escola fez notáveis contribuições à Matemática.
Os "pitagóricos" acreditavam que todas as relações (na natureza) poderiam ser reduzidas a relações numéricas. Esta generalização baseava-se em observações na música, na matemática e na astronomia. Os pitagóricos notaram que cordas (de harpa) sendo vibradas produziam tons harmónicos quando a razão entre seus comprimentos era um número inteiro, e que estas razões poderiam ser estendidas para outros instrumentos.
A descoberta mais importante desta escola foi o facto de que a diagonal de um quadrado não é um múltiplo racional de seus lados. Este resultado demonstrou a existência dos números irracionais. Isto não apenas perturbou toda a Matemática Grega, como também a própria crença dos pitagóricos de que números inteiros e suas razões poderiam justificar propriedades geométricas foi desafiada pelos seus próprios experimentos.
Na Astronomia Pitágoras imaginou a Terra como uma esfera no centro do Universo. Ele também reconheceu que a órbita da Lua era inclinada em relação ao equador da Terra e ele foi um dos primeiros a imaginar que Vénus, como a estrela da tarde, era o mesmo planeta que Vénus como a estrela da manhã.
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