Ένας ακέραιος αριθμός
είναι πρώτος αν δεν διαιρείται με κανέναν πρώτο ακέραιο αριθμό
με
.Απόδειξη
Έστω
το σύνολο των πρώτων ακέραιων αριθμών
με
, που δεν διαιρούν το
.Για τους ακέραιους που είναι μικρότεροι από το
, διακρίνουμε τις εξής περιπτώσεις:i) Οι σύνθετοι ακέραιοι
με
. Έστω
το σύνολο που τους απαρτίζει. Αυτοί δεν μπορεί να διαιρούν τον
, γιατί είναι πολλαπλάσια πρώτων αριθμών που ανήκουν στο
, οι οποίοι δεν διαιρούν τον
.ii) Oι ακέραιοι αριθμοί
με
Ας υποθέσουμε ότι κάποιος από αυτούς διαιρεί τον
. Τότε ισχύει μία από τις δύο παρακάτω περιπτώσεις:
α) Δίνει πηλίκο στο σύνολο
δηλαδή
, όμως τα στοιχεία του
δεν διαιρούν τον
, άρα το πηλίκο δεν μπορεί να ανήκει σε αυτά.β) Δίνει πηλίκο
τότε έχουμε και
άρα
, άτοπο.Παραδείγματα
και
, άρα
δεν διαιρεί κανένα από τα στοιχεία του
τον 113, άρα είναι πρώτος.
και
, άρα
, ο αριθμός 3 ανήκει στο
και διαιρεί τον 123, άρα δεν είναι πρώτος.
.
, που βέβαια είναι μικρότερος του
δεν έχει διαιρέτη
. Πράγματι, αν
, τότε ο ένας από τους δύο παράγοντες
θα ήταν
(διότι αν ήσαν και οι δύο
θα είχαμε
, άτοπο). Ονομάζουμε 