\(\kappa\) を弱コンパクト基数とし,各自然数 \(n\) について, \[ \mathcal{C}_0 := \{\lambda \leq \kappa \,:\, \lambda \mbox{ は強到達不能基数}\},\quad \mathcal{C}_{n+1} := \{\lambda \in \mathcal{C}_n \,:\, \lambda \cap \mathcal{C}_n \mbox{ は } \lambda \mbox{ の定常部分集合}\}, \] とおく.
\(\mathcal{C}_1\) は \(\kappa\) 以下の強マーロ基数全体の集合,\(\mathcal{C}_2\) は \(\kappa\) 以下の強超マーロ基数全体の集合,云々が成り立つ (\(\mathcal{C}_1\) については演習問題[48]の結果より従う).
また,\(\mathcal{C}_{-1} := \kappa\) とおく.\(\mathcal{C}_{-1} \supset \mathcal{C}_0 \supset \mathcal{C}_1 \supset \cdots\) を注意しておく.
さらに,補題6.13を \(\kappa\) 上の関数 \(f \,:\, \kappa \to \kappa\),\(f(\lambda) := 2^{\lambda}\) (\(\lambda < \kappa\) は基数) ,\(f(\alpha) := 0\) (\(\alpha < \kappa\) は基数でない) に適用することで,\(\mathcal{C}_0' := \{\gamma < \kappa \,:\, \forall \lambda < \gamma (\lambda \mbox{ は基数 } \to 2^{\lambda} < \gamma)\}\) は \(\kappa\) のc.u.b.部分集合となる (\(\;\kappa\) は弱コンパクト基数で,従って強到達不能基数であることに注意).
任意の自然数 \(n\) について \(\kappa \in \mathcal{C}_n\) であることを \(n\) に関する数学的帰納法で示す (\(\;\kappa \in \mathcal{C}_0\) は弱コンパクト基数の定義より明らか).\(\kappa \in \mathcal{C}_n\) を仮定し,\(\kappa \in \mathcal{C}_{n+1}\) を示す.
もし \(\kappa \not\in \mathcal{C}_{n+1}\) であるならば,\(\kappa \cap \mathcal{C}_n\) は \(\kappa\) の非定常部分集合となるので,\(\kappa \cap \mathcal{C}_n\) と交わりを持たない \(\kappa\) のc.u.b.部分集合 \(C\) がとれる. \(C\) の元は全て不可算と仮定しても一般性を失わない.
一方,帰納法の仮定より \(\kappa \cap \mathcal{C}_{n-1}\) は \(\kappa\) の定常部分集合である.さらに,\(\kappa\) は弱コンパクト基数なので特に \(\mathrm{cf}(\kappa) = \kappa > \omega\) であり,補題6.8より \(\kappa\) の三つのc.u.b.部分集合の交わりもまたc.u.b.となる.
このことから,\(S := \kappa \cap \mathcal{C}_{n-1} \cap \mathcal{C}_0' \cap C\) も \(\kappa\) の定常部分集合となる.この \(S\) に演習問題[49]の結果を適用すると,正則基数 \(\lambda < \kappa\) で,\(\lambda \cap S\) が \(\lambda\) の定常部分集合となるものがとれる.\(C\) の元,従って \(S\) の元は全て不可算なので,\(\lambda\) 自身も不可算となる.
\(\lambda \cap S\) は \(\lambda\) の定常部分集合であり従って \(\lambda\) で非有界なので,それを含む \(\lambda \cap C\) も \(\lambda\) で非有界である.
\(C\) はc.u.b.となるよう選んだから,\(\lambda \in C\) が成り立つ.
任意の自然数 \(m \leq n\) について \(\lambda \in \mathcal{C}_m\) であることを \(m\) についての数学的帰納法で示す.
まず,\(\lambda \cap S\) は \(\lambda\) の定常部分集合なので \(\lambda\) で非有界であり,それを含む \(\lambda \cap \mathcal{C}'_0\) も \(\lambda\) で非有界となる.\(\mathcal{C}'_0\) はc.u.b.なので \(\lambda \in \mathcal{C}'_0\) となり,\(\lambda\) が不可算な正則基数であることから \(\lambda \in \mathcal{C}_0\) が成り立つ.
次に,\(0 \leq m < n\) かつ \(\lambda \in \mathcal{C}_m\) を仮定し,\(\lambda \in \mathcal{C}_{m+1}\) を示す.\(\lambda \cap S = \lambda \cap \mathcal{C}_{n-1} \cap \mathcal{C}'_0 \cap C \subset \lambda \cap \mathcal{C}_{n-1} \subset \lambda \cap \mathcal{C}_m\) なので,\(\lambda \cap S\) と同様に \(\lambda \cap \mathcal{C}_m\) も \(\lambda\) の定常部分集合である.
仮定より \(\lambda \in \mathcal{C}_m\) なので,確かに \(\lambda \in \mathcal{C}_{m+1}\) が成り立つ.よって任意の自然数 \(m \leq n\) について \(\lambda \in \mathcal{C}_m\) となり,特に \(\lambda \in \mathcal{C}_n\) が成り立つ.
以上より \(\lambda\) は \(C\) および \(\kappa \cap \mathcal{C}_n\) に属するが,両者が交わらないように \(C\) を選んだはずなので,これは矛盾である. よって \(\kappa \in \mathcal{C}_{n+1}\) が従う. 以上より任意の自然数 \(n\) について \(\kappa \in \mathcal{C}_n\) であるので,問題の主張が成り立つ.