命題 A を可換環とする。 B を次数付き A-線型環(>>158)とする。 C を B の A-線型部分環(過去スレpart1の108)とする。 C が B の次数付き A-線型部分環(>>169)であるためには C の任意の元の各同次成分(>>170)が C に属すことが必要十分である。
証明 必要性: C が B の次数付き A-線型部分環であるとする。 C は A-部分加群 C ∩ B_n、n = 0、1、...の直和である。 よって、C の任意の元 x は x = Σy_n と一意に書ける。 ここで y_n ∈ C ∩ B_n、n = 0、1、...である。 他方、x = Σx_n と一意に書ける。 ここで x_n ∈ B_n、n = 0、1、...である。 よって、y_n = x_n、n = 0、1、...である。 よって、各 x_n は C に属す。
十分性: C の任意の元の各同次成分が C に属すとする。 C の任意の元 x は x = Σx_n と一意に書ける。 ここで x_n ∈ B_n、n = 0、1、...である。 仮定より各 x_n は C に属すから x_n ∈ C ∩ B_n、n = 0、1、...である。 よって、C は A-部分加群 C ∩ B_n、n = 0、1、...の直和である。 よって、C は B の次数付き A-線型部分環である。 証明終