5集点は不可避集合である。
N−1点までのグラフは4配色可能であると仮定する。
N点の任意のグラフにある5集点に着目する。
5集点の中央の頂点P0とその辺を仮に削除する。
このN−1点のグラフは仮定より4配色が可能である。
P0の周りの頂点をP1〜P5とする。
P1〜P5の頂点は4色で塗られている。
5つ頂点の内同じ色のものを色Bとする。
色Bと色Bに囲まれた一個の頂点をP1とする。
P1の色をAとしP2,P5を色Bにする。
残った色CをP3,色DをP4とする。
仮にP1〜P5が3色で塗られていれば、P0を戻してN点で4配色可能となる。
上記P1〜P5が4色でCをAに変えられない、DをAに変えられないとする。
ケンペ鎖ではACチェーン、ADチェーンが繋がっているとする。
AとCをコントラクトしてN−2点のグラフを得る。
このとき頂点Aは頂点Cと結合するのでA,C以外の色で、頂点AはBに
辺で接しているので、B以外の色、頂点CはDに接しているのでD以外の色
を要求される。5色目のEが必要となる。
同様にAとDをコントラクトしてN−2点のグラフを得た場合
5色目のEが必要になる。
N−1点以下のグラフは4配色可能なのでN−2点でも4配色可能となる。
しかし仮定に反し5色目が必要になった。
これはN−1点以下のグラフが4配色可能と言うことに矛盾する。
従ってACチェーンまたはADチェーンが切れているグラフが1つは存在
しなければならない。
よってP1〜P5を3色で配色することができる。
よってN−1点のグラフが4配色可能であればN点のグラフも4配色可能である。
よって帰納法が成立し、平面状のグラフは4配色可能である。