Hauptidealbereich/Restklassencharakterisierung von prim/Fakt/Beweis/Aufgabe/Lösung

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Die Äquivalenz (1) (2) gilt in jedem kommutativen Ring (auch für ), siehe Aufgabe, und (3) impliziert natürlich (2). Sei also (1) erfüllt und sei von verschieden. Wir bezeichnen einen Repräsentanten davon in ebenfalls mit . Es ist dann und es ergibt sich eine echte Idealinklusion . Ferner können wir schreiben, da wir in einem Hauptidealring sind. Es folgt . Da keine Einheit ist und prim (also nach Fakt auch irreduzibel) ist, muss eine Einheit sein. Es ist also ,

und das bedeutet modulo , also in , dass eine Einheit ist. Also ist ein Körper.
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