В учебнике Колмогорова-Фомина дана такая формулировка:

Или по другому, учитывая термины и определения, приводимые выше в учебнике: если одновременно выполняются два условия - существует 1) биекция

и 2) биекция

, то между элементами множествами

и

можно установить взаимно однозначное соответствие.
Рассмотрим биекцию

. По определению количество элементов множества

меньше либо равно количеству элементов в

и количество элементов

меньше либо равно количеству элементов в

. В случае равенства количества элементов мы получаем биекцию

и по определению эквивалентности получаем

. Аналогично с биекцией

. В случае, если количество элементов в

меньше, чем в

, тогда очевидно, что количество элементов

должно быть меньше количеству в

. Но тут противоречие с исходной биекцией

, так как, если количество элементов в

меньше, чем в

, то количество элементов в

так же должно быть меньше, чем в

. Соответственно, условия могут одновременно выполняться только в случае совпадения количества элементов

и

, т.е. в случае эквивалентности.