Bizonyítás

A bizonyításban a 14.12. Definíció szerinti gyűrűaxiómákra fogunk hivatkozni.

Az 1. tulajdonság: Az (ab)n(a\odot b)^n hatvány egy olyan nn tényezős szorzat, amelynek minden tényezője (ab)(a\odot b). A 4. gyűrűaxióma alapján a szorzás asszociatív, valamint a 6. gyűrűaxióma miatt – mivel kommutatív gyűrűről van szó – kommutatív is, ezért ezt a szorzatot a 11.11. Következmény alapján tetszőlegesen átrendezhetjük és átzárójelezhetjük. Így az aa és bb tényezőket csoportosítva két nn tényezős szorzathoz jutunk. Az elsőnek minden tényezője aa, a másodiknak pedig bb:

(ab)n=(ab)(ab)(ab)n darab==(aaan darab)(bbbn darab)==anbn\begin{aligned} (a\odot b)^n&=\overbrace{(a\odot b)\odot (a\odot b)\odot \ldots \odot (a\odot b)}^{\text{n darab}}= \\ &=(\underbrace{a\odot a\odot \ldots \odot a}_{\text{n darab}})\odot(\underbrace{b\odot b\odot \ldots \odot b}_{\text{n darab}})= \\ &=a^n\odot b^n \end{aligned}

A 2. tulajdonság: Az (an)k(a^n)^k egy olyan kk tényezős szorzat, amelynek minden tényezője ana^n. Ezen tényezők mindegyike viszont egy-egy olyan nn tényezős szorzat, amelynek minden tényezője aa. A 4. gyűrűaxióma alapján a szorzás asszociatív, ezért ez tulajdonképpen egy olyan nkn\cdot k tényezős szorzatként is felfogható, amelynek minden tényezője aa. Azaz valóban:

(an)k=ank(a^n)^k=a^{n\cdot k}

A 3. tulajdonság: Az ana^n és aka^k szorzatoknak rendre nn és kk darab tényezője van. A 4. gyűrűaxióma alapján a szorzás asszociatív, ezért az ő szorzatuk tulajdonképpen felfogható egy olyan nagy szorzatként, amelyben ezen tényezők száma összeadódik. Azaz az anaka^n\cdot a^k szorzatnak n+kn+k darab tényezője lesz, és így valóban:

anak=an+ka^n\odot a^k=a^{n+k}