Для доказательства по указанной теореме (википедия подсказывает) нужно построить две инъекции - туда и обратно.
Инъекция из интервала в отрезок тривиальная, переводящая каждую точку интервала в такую же точку отрезка.
Инъекция из отрезка в интервал - это инъекция из отрезка в любой отрезок, полностью содержащийся в интервале.
Насчёт непосредственной биекции пока не придумал, ибо математику учил 25 лет назад и за это время мозги засохли.