まず
から示します。
上限の定義により、任意の
の元
に対し、
の2つの式が成り立つのは大丈夫でしょうか?
これらの2つの式より
がいえます(2つの式を足しただけです)。
この式より、
は
集合
の上界になっていることが分かります。
ここで
は
の上限、
つまり上界全体からなる集合の最小元なので、
よって
がいえます。
次に
を示します。
上限の定義により
です。
また仮定より
から
よって
がいえます。
この式より、任意の
の元
に対して
は
より大きいと言ってるので
は集合
の上界となります。
また
は上界全体からなる集合の最小元なので
よって
がいえました。