Для определения рода слова “теорема” его необходимо поставить в именительный падеж единственного числа, получается форма: “теорема” . Тогда в зависимости от окончания в слове “теорема” можно определить род.
Слово “теорема” употребляется в женском роде (Потому как в начальной форме слова “теорема” окончание [а], [я] или [ ] нулевое).Полный морфологический разбор Cуществительного “теорема” находится по ссылке