Giả sử điều cần chứng minh là sai, tức là [tex]k=2^n.q(q lẻ)[/tex]
Ta có:[tex]2^k+1=(2^{2^n})^q+1\vdots [tex]2^{2^n}+1>1[/tex] [/tex]
Vì [tex]2^{2^n}> 0[/tex] nên [tex]2^{2^n}+1>1[/tex] hay [tex]2^k+1[/tex] là hợp số.
Vậy điều giả sử là sai. Ta có đpcm.