(1) ある不等式の証明から
のとき、 次の式が成り立つことを証明しましょう。
マクローリン展開より

と置くと、 次の式が成り立ちます。
したがって、 次の式が成り立ちます。

両辺に
をかけます。
ここで、
であるから、
-
オイラー積 :

数理論 > すべての積が登場するオイラー積 を参照ください。
より
ここで、次のように置きます。

もし
が有限であると仮定すると、 式
は、 左辺が無限大で右辺が有限であるので、 無限大 < 有限 となり、 矛盾します。 したがって、
は無限大であると言えます。
数理論 > 平方数の和 を参照ください。こうして、 素数の逆数の和が無限大になることを証明したオイラーは、「 したがって、 素数は無限にあるのだ。」と言ったのです。
もし、 素数に最大の数があると仮定するならば、 全ての素数を掛け合わせた数に 1 を加えた数は、 最大の素数よりも大きな素数となるので、 最初の仮定が間違っていたことになり、 素数には最大の数がないと言えます。 ということは、 素数は無限に存在するということです。
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