Bizonyítás

Az állításokat egyenként fogjuk bizonyítani.

1. állítás: 0a=a0=00a=a0=0

Mivel 00 a gyűrű nulleleme, ezért a 2. gyűrűaxióma miatt 0+0=00+0=0, és így a disztributivitási szabály miatt:

0a=(0+0=0)a=0a+0a0a = (\underbrace{0+0}_{=0})a = 0a+0a

Mindkét oldalhoz hozzáadva 0a0a ellentettjét – amely ugye a 3. gyűrűaxióma miatt létezik – megkapjuk az egyik bizonyítandó azonosságot:

0=0a0 = 0a

A másik, 0=a00=a0 azonosság ugyanilyen módon igazolható, csak ekkor a másik oldali disztributivitási szabályt kell alkalmazni.

2. állítás: (a)=a-(-a)=a

A baloldalon (a)-(-a) szerepel, amely nem más, mint a-a ellentettje. Ezért a 3. gyűrűaxióma miatt kettejük összege épp a nullelem kell legyen:

(a)+(a)=0-(-a)+(-a)=0

Mindkét oldalhoz hozzáadva aa-t, és kihasználva, hogy az 1. gyűrűaxióma miatt az összeadás asszociatív, a következőt kapjuk:

(a)+0=(a)+a=0+a-(-a)+\underbrace{0}_{=(-a)+a}=0+a

A keletkező 00-kat mindkét oldalról elhagyhatjuk a 2. gyűrűaxióma miatt, megkapva így a bizonyítandó azonosságot:

(a)=a-(-a)=a
3. állítás: a(b)=(a)b=(ab)a(-b)=(-a)b=-(ab)

Az 1. állítás miatt 0=0b0=0b, de mivel 00 a nullelem, ezért a 3. gyűrűaxióma miatt a+a=0-a+a=0, és így a disztributivitási szabály miatt:

0=0b=(a+a=0)b=(a)b+ab0=0b=(\underbrace{-a+a}_{=0})b=(-a)b + ab

Eszerint tehát abab-hez (a)b(-a)b-t adva épp a nullelemet kapjuk, ezért (a)b(-a)b valójában abab ellentettje. Ez viszont a 14.10. Tétel miatt egyértelmű, így megkapjuk az egyik bizonyítandó azonosságot:

(a)b=(ab)(-a)b = -(ab)

Az a(b)=(ab)a(-b)=-(ab) azonosság ugyanilyen módon igazolható, csak ekkor a másik oldali disztributivitási szabályt kell alkalmazni.

4. állítás: (a)(b)=ab(-a)(-b)=ab

Ez könnyen adódik az előző 3 állításból. Ugyanis az 1. állítás miatt 0=0(b)0=0(-b), de mivel 00 a nullelem, ezért a 3. gyűrűaxióma miatt a+a=0-a+a=0, és így a disztributivitási szabály miatt:

0=0(b)=(a+a=0)(b)=(a)(b)+a(b)0=0(-b)=(\underbrace{-a+a}_{=0})(-b)=(-a)(-b) + a(-b)

A 3. állítás miatt az egyenlet jobboldalán lévő második tag (ab)-(ab)-vel egyenlő, azaz:

0=(a)(b)+((ab))=a(b)0=(-a)(-b) + \underbrace{(-(ab))}_{=a(-b)}

Mivel (a)(b)(-a)(-b)-hez (ab)-(ab)-t adva épp a nullelemet kapjuk, ezért (a)(b)(-a)(-b) valójában (ab)-(ab) ellentettje. Ez viszont a a 14.10. Tétel miatt egyértelmű, így tehát:

(a)(b)=((ab))(-a)(-b) = -(-(ab))

Az egyenlet jobboldalát viszont a 2. állítás miatt átírhatjuk a következőképpen, megkapva a bizonyítandó azonosságot:

(a)(b)=ab=((ab))(-a)(-b) = \overbrace{ab}^{=-(-(ab))}
5. állítás: (a+b)=(a)+(b)-(a+b)=(-a)+(-b)

Ehhez azt kéne belátnunk, hogy az (a+b)(a+b) ellentettje – azaz a (a+b)-(a+b) elem – valóban megegyezik a (a)+(b)(-a)+(-b) elemmel. A 14.10. Tétel miatt az ellentettképzés egyértelmű, így ez pontosan akkor teljesülne, ha az alábbi igaz lenne:

(a+b)+((a)+(b))=0(a+b)+((-a)+(-b))=0

Ez viszont igaz, hiszen az 1. gyűrűaxióma, valamint a 11.11. Következmény alapján ez a kifejezés tetszőlegesen átzárójelezhető és átsorrendezhető, így felírható így is:

(a+(a))=0+(b+(b))=0=0+0=0\underbrace{(a+(-a))}_{=0}+\underbrace{(b+(-b))}_{=0}=0+0=0

Így tehát (a+b)(a+b) ellentettje – azaz a (a+b)-(a+b) elem – tényleg megegyezik a (a)+(b)(-a)+(-b) elemmel.