Пусть и - характеристические векторы множеств А' и А" соответственно. Если А' = А", то для всякого i имеем . Отсюда следует, что . Наоборот, если , то для всякого i имеем . По определению характеристического вектора, если , то принадлежит как множеству , так и множеству , а если , то элемент не принадлежит ни тому ни другому подмножеству. Отсюда следует, что подмножества А' и А" состоят из одних и тех же элементов, т.е. .
Теорема доказана.
Следствие 1: Число различных подмножеств n-элементного множества равно 2".
Действительно, поскольку число компонент характеристического вектора равно n и каждая компонента может принимать одно из двух значений 0или 1, то число различных возможных характеристических векторов по основному правилу комбинаторики равно 2 * 2 *... * 2 = 2".
Следствие 2:
Действительно, поскольку – число различных k-элементных подмножеств n-элементного множества, то сумма всех таких чисел составляет число всех подмножеств данного n-элементного множества.