Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  31prm Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 31prm 43780
Description: 31 is a prime number. In contrast to 37prm 16454, the proof of this theorem is not based on the "blanket" prmlem2 16453, but on isprm7 16052. Although the checks for non-divisibility by the primes 7 to 23 are not needed, the proof is much longer (regarding size) than the proof of 37prm 16454 (1810 characters compared with 1213 for 37prm 16454). The number of essential steps, however, is much smaller (138 compared with 213 for 37prm 16454). (Contributed by AV, 17-Aug-2021.) (Proof modification is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
31prm 31 ∈ ℙ

Proof of Theorem 31prm
StepHypRef Expression
1 2z 12015 . . 3 2 ∈ ℤ
2 3nn0 11916 . . . . 5 3 ∈ ℕ0
3 1nn0 11914 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12114 . . . 4 31 ∈ ℕ0
54nn0zi 12008 . . 3 31 ∈ ℤ
6 3nn 11717 . . . 4 3 ∈ ℕ
7 2nn0 11915 . . . 4 2 ∈ ℕ0
8 2re 11712 . . . . 5 2 ∈ ℝ
9 9re 11737 . . . . 5 9 ∈ ℝ
10 2lt9 11843 . . . . 5 2 < 9
118, 9, 10ltleii 10763 . . . 4 2 ≤ 9
126, 3, 7, 11declei 12135 . . 3 2 ≤ 31
13 eluz2 12250 . . 3 (31 ∈ (ℤ‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ 31 ∈ ℤ ∧ 2 ≤ 31))
141, 5, 12, 13mpbir3an 1337 . 2 31 ∈ (ℤ‘2)
15 elun 4125 . . . . . 6 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) ↔ (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)))
16 elin 4169 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
17 vex 3497 . . . . . . . . . . 11 𝑛 ∈ V
1817elpr 4590 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {2, 3} ↔ (𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3))
19 0nn0 11913 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ ℕ0
20 2cn 11713 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℂ
2120mul02i 10829 . . . . . . . . . . . . 13 (0 · 2) = 0
22 1e0p1 12141 . . . . . . . . . . . . 13 1 = (0 + 1)
232, 19, 21, 22dec2dvds 16399 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 2 ∥ 31
24 breq1 5069 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 2 → (𝑛31 ↔ 2 ∥ 31))
2523, 24mtbiri 329 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 2 → ¬ 𝑛31)
26 3ndvds4 43778 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 3 ∥ 4
272, 33dvdsdec 15681 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ (3 + 1))
28 3p1e4 11783 . . . . . . . . . . . . . . 15 (3 + 1) = 4
2928breq2i 5074 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ (3 + 1) ↔ 3 ∥ 4)
3027, 29bitri 277 . . . . . . . . . . . . 13 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ 4)
3126, 30mtbir 325 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 3 ∥ 31
32 breq1 5069 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 3 → (𝑛31 ↔ 3 ∥ 31))
3331, 32mtbiri 329 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 3 → ¬ 𝑛31)
3425, 33jaoi 853 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3) → ¬ 𝑛31)
3518, 34sylbi 219 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {2, 3} → ¬ 𝑛31)
3635adantr 483 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
3716, 36sylbi 219 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
38 elin 4169 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
3917elpr 4590 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {4, 5} ↔ (𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5))
40 eleq1 2900 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ ↔ 4 ∈ ℙ))
41 4nprm 16039 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 4 ∈ ℙ
4241pm2.21i 119 . . . . . . . . . . . 12 (4 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31)
4340, 42syl6bi 255 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
44 1nn 11649 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ
45 1lt5 11818 . . . . . . . . . . . . . 14 1 < 5
462, 44, 45dec5dvds 16400 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 5 ∥ 31
47 breq1 5069 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 5 → (𝑛31 ↔ 5 ∥ 31))
4846, 47mtbiri 329 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 5 → ¬ 𝑛31)
4948a1d 25 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 5 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5043, 49jaoi 853 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5) → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5139, 50sylbi 219 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {4, 5} → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5251imp 409 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5338, 52sylbi 219 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5437, 53jaoi 853 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
5515, 54sylbi 219 . . . . 5 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
56 indir 4252 . . . . 5 (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ))
5755, 56eleq2s 2931 . . . 4 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
58 5nn0 11918 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℕ0
59 5re 11725 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℝ
60 5lt9 11840 . . . . . . . . . 10 5 < 9
6159, 9, 60ltleii 10763 . . . . . . . . 9 5 ≤ 9
62 2lt3 11810 . . . . . . . . 9 2 < 3
637, 2, 58, 3, 61, 62decleh 12134 . . . . . . . 8 25 ≤ 31
64 6nn 11727 . . . . . . . . 9 6 ∈ ℕ
65 1lt6 11823 . . . . . . . . 9 1 < 6
662, 3, 64, 65declt 12127 . . . . . . . 8 31 < 36
674nn0rei 11909 . . . . . . . . . 10 31 ∈ ℝ
68 0re 10643 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℝ
69 9pos 11751 . . . . . . . . . . . 12 0 < 9
7068, 9, 69ltleii 10763 . . . . . . . . . . 11 0 ≤ 9
716, 3, 19, 70declei 12135 . . . . . . . . . 10 0 ≤ 31
7267, 71pm3.2i 473 . . . . . . . . 9 (31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31)
73 flsqrt5 43777 . . . . . . . . . 10 ((31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31) → ((25 ≤ 31 ∧ 31 < 36) ↔ (⌊‘(√‘31)) = 5))
7473bicomd 225 . . . . . . . . 9 ((31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31) → ((⌊‘(√‘31)) = 5 ↔ (25 ≤ 31 ∧ 31 < 36)))
7572, 74ax-mp 5 . . . . . . . 8 ((⌊‘(√‘31)) = 5 ↔ (25 ≤ 31 ∧ 31 < 36))
7663, 66, 75mpbir2an 709 . . . . . . 7 (⌊‘(√‘31)) = 5
7776oveq2i 7167 . . . . . 6 (2...(⌊‘(√‘31))) = (2...5)
78 5nn 11724 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
7978nnzi 12007 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
80 3z 12016 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
811, 79, 803pm3.2i 1335 . . . . . . . 8 (2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ)
82 3re 11718 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℝ
838, 82, 62ltleii 10763 . . . . . . . . 9 2 ≤ 3
84 3lt5 11816 . . . . . . . . . 10 3 < 5
8582, 59, 84ltleii 10763 . . . . . . . . 9 3 ≤ 5
8683, 85pm3.2i 473 . . . . . . . 8 (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)
87 elfz2 12900 . . . . . . . 8 (3 ∈ (2...5) ↔ ((2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ) ∧ (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)))
8881, 86, 87mpbir2an 709 . . . . . . 7 3 ∈ (2...5)
89 fzsplit 12934 . . . . . . 7 (3 ∈ (2...5) → (2...5) = ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5)))
9088, 89ax-mp 5 . . . . . 6 (2...5) = ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5))
91 df-3 11702 . . . . . . . . 9 3 = (2 + 1)
9291oveq2i 7167 . . . . . . . 8 (2...3) = (2...(2 + 1))
93 fzpr 12963 . . . . . . . . 9 (2 ∈ ℤ → (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)})
941, 93ax-mp 5 . . . . . . . 8 (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)}
95 2p1e3 11780 . . . . . . . . 9 (2 + 1) = 3
9695preq2i 4673 . . . . . . . 8 {2, (2 + 1)} = {2, 3}
9792, 94, 963eqtri 2848 . . . . . . 7 (2...3) = {2, 3}
9828oveq1i 7166 . . . . . . . 8 ((3 + 1)...5) = (4...5)
99 df-5 11704 . . . . . . . . 9 5 = (4 + 1)
10099oveq2i 7167 . . . . . . . 8 (4...5) = (4...(4 + 1))
101 4z 12017 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
102 fzpr 12963 . . . . . . . . . 10 (4 ∈ ℤ → (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)})
103101, 102ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)}
104 4p1e5 11784 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
105104preq2i 4673 . . . . . . . . 9 {4, (4 + 1)} = {4, 5}
106103, 105eqtri 2844 . . . . . . . 8 (4...(4 + 1)) = {4, 5}
10798, 100, 1063eqtri 2848 . . . . . . 7 ((3 + 1)...5) = {4, 5}
10897, 107uneq12i 4137 . . . . . 6 ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5)) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
10977, 90, 1083eqtri 2848 . . . . 5 (2...(⌊‘(√‘31))) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
110109ineq1i 4185 . . . 4 ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ)
11157, 110eleq2s 2931 . . 3 (𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
112111rgen 3148 . 2 𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31
113 isprm7 16052 . 2 (31 ∈ ℙ ↔ (31 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31))
11414, 112, 113mpbir2an 709 1 31 ∈ ℙ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 208  wa 398  wo 843  w3a 1083   = wceq 1537  wcel 2114  wral 3138  cun 3934  cin 3935  {cpr 4569   class class class wbr 5066  cfv 6355  (class class class)co 7156  cr 10536  0cc0 10537  1c1 10538   + caddc 10540   < clt 10675  cle 10676  2c2 11693  3c3 11694  4c4 11695  5c5 11696  6c6 11697  9c9 11700  cz 11982  cdc 12099  cuz 12244  ...cfz 12893  cfl 13161  csqrt 14592  cdvds 15607  cprime 16015
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2793  ax-sep 5203  ax-nul 5210  ax-pow 5266  ax-pr 5330  ax-un 7461  ax-cnex 10593  ax-resscn 10594  ax-1cn 10595  ax-icn 10596  ax-addcl 10597  ax-addrcl 10598  ax-mulcl 10599  ax-mulrcl 10600  ax-mulcom 10601  ax-addass 10602  ax-mulass 10603  ax-distr 10604  ax-i2m1 10605  ax-1ne0 10606  ax-1rid 10607  ax-rnegex 10608  ax-rrecex 10609  ax-cnre 10610  ax-pre-lttri 10611  ax-pre-lttrn 10612  ax-pre-ltadd 10613  ax-pre-mulgt0 10614  ax-pre-sup 10615
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2654  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3773  df-csb 3884  df-dif 3939  df-un 3941  df-in 3943  df-ss 3952  df-pss 3954  df-nul 4292  df-if 4468  df-pw 4541  df-sn 4568  df-pr 4570  df-tp 4572  df-op 4574  df-uni 4839  df-iun 4921  df-br 5067  df-opab 5129  df-mpt 5147  df-tr 5173  df-id 5460  df-eprel 5465  df-po 5474  df-so 5475  df-fr 5514  df-we 5516  df-xp 5561  df-rel 5562  df-cnv 5563  df-co 5564  df-dm 5565  df-rn 5566  df-res 5567  df-ima 5568  df-pred 6148  df-ord 6194  df-on 6195  df-lim 6196  df-suc 6197  df-iota 6314  df-fun 6357  df-fn 6358  df-f 6359  df-f1 6360  df-fo 6361  df-f1o 6362  df-fv 6363  df-riota 7114  df-ov 7159  df-oprab 7160  df-mpo 7161  df-om 7581  df-1st 7689  df-2nd 7690  df-wrecs 7947  df-recs 8008  df-rdg 8046  df-1o 8102  df-2o 8103  df-er 8289  df-en 8510  df-dom 8511  df-sdom 8512  df-fin 8513  df-sup 8906  df-inf 8907  df-pnf 10677  df-mnf 10678  df-xr 10679  df-ltxr 10680  df-le 10681  df-sub 10872  df-neg 10873  df-div 11298  df-nn 11639  df-2 11701  df-3 11702  df-4 11703  df-5 11704  df-6 11705  df-7 11706  df-8 11707  df-9 11708  df-n0 11899  df-z 11983  df-dec 12100  df-uz 12245  df-rp 12391  df-fz 12894  df-fl 13163  df-seq 13371  df-exp 13431  df-cj 14458  df-re 14459  df-im 14460  df-sqrt 14594  df-abs 14595  df-dvds 15608  df-prm 16016
This theorem is referenced by:  m5prm  43781
  Copyright terms: Public domain W3C validator