Gọi d là ước chung lớn nhất của 2n-1 và 5n+2. Khi đó:
2n-1 chia hết cho d
5n+2 chia hết cho d
Từ đó suy ra:
5(2n-1) chia hết cho d => 10n-5 chia hết cho d
2(5n+2) chia hết cho d => 10n+4 chia hết cho d
Trừ vế theo vế hai đẳng thức trên, ta được:
(10n+4) - (10n-5) chia hết cho d
9 chia hết cho d
Vì 9 chia hết cho d, nên d có thể nhận các giá trị là ước của 9, tức là d ∈ {1, 3, 9}.
Nếu d = 3:
2n-1 chia hết cho 3 => 2n chia 3 dư 1
5n+2 chia hết cho 3 => 5n chia 3 dư 1
Từ đó suy ra n chia 3 dư 2.
Thế n = 3k+2 (với k là số tự nhiên) vào 5n+2, ta được: 5(3k+2)+2 = 15k+12 chia hết cho 3, mâu thuẫn với giả thiết 5n+2 chia hết cho 3.
Vậy trường hợp d = 3 không xảy ra.
Nếu d = 9:
Tương tự như trên, ta cũng sẽ suy ra được mâu thuẫn.
Do đó, chỉ còn trường hợp d = 1.
Vì ước chung lớn nhất của 2n-1 và 5n+2 là 1, nên 2n-1 và 5n+2 là hai số nguyên tố cùng nhau.
Vậy ta đã chứng minh được điều phải chứng minh.