Bizonyítás

Ha bb egység, akkor a 16.5. Tétel értelmében osztója az egységelemnek. Létezik tehát olyan cc elem, amelyre bc=1bc=1 teljesül. Mivel c0Rc\neq 0_R – máskülönben a 15.1. Tétel 1. pontja alapján a bcbc szorzat a nullelem lenne –, ezért a gg euklidészi függvény monotonitási tulajdonsága miatt:

g(ab)g(abc=1)=g(a)g(ab)\leq g(a\underbrace{bc}_{=1})=g(a)

Ugyanakkor szintén a monotonitási tulajdonság miatt:

g(a)g(ab)g(a)\leq g(ab)

Mindkét irányban fennáll tehát a \leq reláció, így az antiszimmetria miatt szükségképpen

g(a)=g(ab)g(a)=g(ab)

Visszafelé: Tegyük fel indirekt, hogy bb nem egység, ám ennek ellenére

g(a)=g(ab)g(a)=g(ab)

Mivel aa-ról és bb-ről a tétel szövege alapján tudjuk, hogy egyik sem a nullelem, ezért a nullosztómentesség miatt az abab szorzat sem lehet az. Emiatt az aa elem maradékosan elosztható az abab elemmel a gg euklidészi függvény szerint. Azaz létezik olyan kk hányados és rr maradék, hogy teljesül az alábbi egyenlet

a=kab+ra=kab + r

Továbbá az alábbiak közül legalább az egyik teljesül:

r=0Rg(r)<g(ab)\begin{aligned} r&=0_R \\ g(r)&\lt g(ab) \end{aligned}

Az általánosság megsértése nélkül feltehetjük, hogy r0Rr\neq 0_R, és így a gg-re vonatkozó egyenlőtlenség áll fenn, máskülönben a további lépésekben amúgysem nyernénk semmilyen további információt gg-ről.

Az egyenlet mindkét oldalából kabkab-t levonva ezt kapjuk:

akab=ra-kab=r

A baloldalt a disztributivitási szabályok miatt így írhatjuk át:

a(1kb)=ra\cdot (1-kb)=r

Mivel bb-ről indirekt azt mondtuk, hogy nem egység, ezért a 16.5. Tétel miatt nem lehet osztója az egységelemnek. Emiatt kb1kb\neq 1, és így 1kb1-kb biztosan nem a nullelem. Minthogy a tétel szöveg alapján aa sem a nullelem, ezért a nullosztómentesség miatt rr az aa-nak egy nemnulla többszöröse – egész konkrétan 1kb1-kb-szerese –, és így a gg euklidészi függvény monotonitási tulajdonsága miatt teljesül a következő egyenlőtlenség:

g(a)g(r=a(1kb))g(a)\leq g(\underbrace{r}_{=a\cdot (1-kb)})

Ugyanakkor indirekt feltételeztük, hogy g(a)=g(ab)g(a)=g(ab), így a fentebbi maradékos osztásból kapott g(r)<g(ab)g(r)\lt g(ab) szigorú egyenlőtlenségből

g(r)<g(a)g(r)\lt g(a)

következik.

Ez ellentmondás, hiszen g(r)g(r) nem lehet egyszerre legalább akkora, mint g(a)g(a), és határozottan kisebb is nála. Az indirekt feltételezésünk hibás volt, azaz a g(a)=g(ab)g(a)=g(ab) egyenlőség nem állhat fenn, amennyiben bb nem egység.