Giả sử chỉ tồn tại hữu hạn số nguyên dương a để p = n^4 + a là số nguyên tố. Gọi tập hợp các số đó là {a_1, a_2, ..., a_k}.
Xét số q = n^4 + (a_1 * a_2 * ... * a_k) + 1.
* q > 1 vì a_i > 0 với mọi i.
* q không chia hết cho bất kỳ số nào trong tập hợp {a_1, a_2, ..., a_k} vì khi chia q cho a_i, ta luôn có số dư là 1.
Do đó, q là một số nguyên tố hoặc q có ước nguyên tố khác với các số trong tập hợp {a_1, a_2, ..., a_k}.
Tuy nhiên, q = n^4 + (a_1 * a_2 * ... * a_k) + 1 = (n^4 + a_1) + (a_2 * ... * a_k) + 1.
Vì n^4 + a_1 là số nguyên tố (theo giả thiết), nên q có thể viết dưới dạng tổng của hai số nguyên tố. Điều này mâu thuẫn với giả thiết ban đầu rằng chỉ tồn tại hữu hạn số nguyên dương a để p = n^4 + a là số nguyên tố.
Ví dụ:
Với n = 2, ta có:
* p = 2^4 + 1 = 17 (số nguyên tố)
* p = 2^4 + 3 = 21 (không phải số nguyên tố)
* p = 2^4 + 5 = 23 (số nguyên tố)
* p = 2^4 + 7 = 25 (không phải số nguyên tố)
* p = 2^4 + 9 = 29 (số nguyên tố)
Như vậy, ta thấy tồn tại vô số số nguyên dương a để p = 2^4 + a là số nguyên tố.