として、 とすると以下が成り立つ。

  •  

ただし とする。

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、
集合の上界になっていることが分かります。


ここで 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
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。

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