証明の方針
直接法を使って示す。
証明
aとbを素数として、
a≡ー1 mod 4
b≡ー1 mod 4
が成り立っているとする。
ここで、
ab+2≡ー1 mod 4
だから、左辺は4n-1の形でaでもbでも割り切れない4n-1の形の素数cがある。
ここで、
ab+2c≡ー1 mod 4
となり、左辺はa、b、cのどれでも割り切れないので別の4n-1の形の素数dがある。同様に、
ab+2cd≡ー1 mod 4
となるので左辺はa、b、c、dのどれでも割り切れない4n-1の形の素数eが存在する。
この操作は無限にできるので4n-1の形の素数は無限に存在する。