MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ppiltx Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ppiltx 24948
Description: The prime-counting function π is strictly less than the identity. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Sep-2014.)
Assertion
Ref Expression
ppiltx (𝐴 ∈ ℝ+ → (π𝐴) < 𝐴)

Proof of Theorem ppiltx
StepHypRef Expression
1 rpre 11877 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ∈ ℝ)
2 ppicl 24902 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℝ → (π𝐴) ∈ ℕ0)
31, 2syl 17 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℝ+ → (π𝐴) ∈ ℕ0)
43nn0red 11390 . . . 4 (𝐴 ∈ ℝ+ → (π𝐴) ∈ ℝ)
54adantr 480 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (π𝐴) ∈ ℝ)
6 reflcl 12637 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ∈ ℝ)
71, 6syl 17 . . . 4 (𝐴 ∈ ℝ+ → (⌊‘𝐴) ∈ ℝ)
87adantr 480 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (⌊‘𝐴) ∈ ℝ)
91adantr 480 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ)
10 fzfi 12811 . . . . . 6 (1...(⌊‘𝐴)) ∈ Fin
11 inss1 3866 . . . . . . 7 ((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ) ⊆ (2...(⌊‘𝐴))
12 2eluzge1 11772 . . . . . . . . 9 2 ∈ (ℤ‘1)
13 fzss1 12418 . . . . . . . . 9 (2 ∈ (ℤ‘1) → (2...(⌊‘𝐴)) ⊆ (1...(⌊‘𝐴)))
1412, 13mp1i 13 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (2...(⌊‘𝐴)) ⊆ (1...(⌊‘𝐴)))
15 simpr 476 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (⌊‘𝐴) ∈ ℕ)
16 nnuz 11761 . . . . . . . . . . . 12 ℕ = (ℤ‘1)
1715, 16syl6eleq 2740 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (⌊‘𝐴) ∈ (ℤ‘1))
18 eluzfz1 12386 . . . . . . . . . . 11 ((⌊‘𝐴) ∈ (ℤ‘1) → 1 ∈ (1...(⌊‘𝐴)))
1917, 18syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → 1 ∈ (1...(⌊‘𝐴)))
20 1lt2 11232 . . . . . . . . . . . 12 1 < 2
21 1re 10077 . . . . . . . . . . . . 13 1 ∈ ℝ
22 2re 11128 . . . . . . . . . . . . 13 2 ∈ ℝ
2321, 22ltnlei 10196 . . . . . . . . . . . 12 (1 < 2 ↔ ¬ 2 ≤ 1)
2420, 23mpbi 220 . . . . . . . . . . 11 ¬ 2 ≤ 1
25 elfzle1 12382 . . . . . . . . . . 11 (1 ∈ (2...(⌊‘𝐴)) → 2 ≤ 1)
2624, 25mto 188 . . . . . . . . . 10 ¬ 1 ∈ (2...(⌊‘𝐴))
27 nelne1 2919 . . . . . . . . . 10 ((1 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∧ ¬ 1 ∈ (2...(⌊‘𝐴))) → (1...(⌊‘𝐴)) ≠ (2...(⌊‘𝐴)))
2819, 26, 27sylancl 695 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (1...(⌊‘𝐴)) ≠ (2...(⌊‘𝐴)))
2928necomd 2878 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (2...(⌊‘𝐴)) ≠ (1...(⌊‘𝐴)))
30 df-pss 3623 . . . . . . . 8 ((2...(⌊‘𝐴)) ⊊ (1...(⌊‘𝐴)) ↔ ((2...(⌊‘𝐴)) ⊆ (1...(⌊‘𝐴)) ∧ (2...(⌊‘𝐴)) ≠ (1...(⌊‘𝐴))))
3114, 29, 30sylanbrc 699 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (2...(⌊‘𝐴)) ⊊ (1...(⌊‘𝐴)))
32 sspsstr 3745 . . . . . . 7 ((((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ) ⊆ (2...(⌊‘𝐴)) ∧ (2...(⌊‘𝐴)) ⊊ (1...(⌊‘𝐴))) → ((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ) ⊊ (1...(⌊‘𝐴)))
3311, 31, 32sylancr 696 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → ((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ) ⊊ (1...(⌊‘𝐴)))
34 php3 8187 . . . . . 6 (((1...(⌊‘𝐴)) ∈ Fin ∧ ((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ) ⊊ (1...(⌊‘𝐴))) → ((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ) ≺ (1...(⌊‘𝐴)))
3510, 33, 34sylancr 696 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → ((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ) ≺ (1...(⌊‘𝐴)))
36 fzfi 12811 . . . . . . 7 (2...(⌊‘𝐴)) ∈ Fin
37 ssfi 8221 . . . . . . 7 (((2...(⌊‘𝐴)) ∈ Fin ∧ ((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ) ⊆ (2...(⌊‘𝐴))) → ((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ) ∈ Fin)
3836, 11, 37mp2an 708 . . . . . 6 ((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ) ∈ Fin
39 hashsdom 13208 . . . . . 6 ((((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ) ∈ Fin ∧ (1...(⌊‘𝐴)) ∈ Fin) → ((#‘((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ)) < (#‘(1...(⌊‘𝐴))) ↔ ((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ) ≺ (1...(⌊‘𝐴))))
4038, 10, 39mp2an 708 . . . . 5 ((#‘((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ)) < (#‘(1...(⌊‘𝐴))) ↔ ((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ) ≺ (1...(⌊‘𝐴)))
4135, 40sylibr 224 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (#‘((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ)) < (#‘(1...(⌊‘𝐴))))
421flcld 12639 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℝ+ → (⌊‘𝐴) ∈ ℤ)
43 ppival2 24899 . . . . . . 7 ((⌊‘𝐴) ∈ ℤ → (π‘(⌊‘𝐴)) = (#‘((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ)))
4442, 43syl 17 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℝ+ → (π‘(⌊‘𝐴)) = (#‘((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ)))
45 ppifl 24931 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℝ → (π‘(⌊‘𝐴)) = (π𝐴))
461, 45syl 17 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℝ+ → (π‘(⌊‘𝐴)) = (π𝐴))
4744, 46eqtr3d 2687 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℝ+ → (#‘((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ)) = (π𝐴))
4847adantr 480 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (#‘((2...(⌊‘𝐴)) ∩ ℙ)) = (π𝐴))
49 rpge0 11883 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℝ+ → 0 ≤ 𝐴)
50 flge0nn0 12661 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐴) → (⌊‘𝐴) ∈ ℕ0)
511, 49, 50syl2anc 694 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℝ+ → (⌊‘𝐴) ∈ ℕ0)
52 hashfz1 13174 . . . . . 6 ((⌊‘𝐴) ∈ ℕ0 → (#‘(1...(⌊‘𝐴))) = (⌊‘𝐴))
5351, 52syl 17 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℝ+ → (#‘(1...(⌊‘𝐴))) = (⌊‘𝐴))
5453adantr 480 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (#‘(1...(⌊‘𝐴))) = (⌊‘𝐴))
5541, 48, 543brtr3d 4716 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (π𝐴) < (⌊‘𝐴))
56 flle 12640 . . . 4 (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ≤ 𝐴)
579, 56syl 17 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (⌊‘𝐴) ≤ 𝐴)
585, 8, 9, 55, 57ltletrd 10235 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℕ) → (π𝐴) < 𝐴)
5946adantr 480 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) = 0) → (π‘(⌊‘𝐴)) = (π𝐴))
60 simpr 476 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) = 0) → (⌊‘𝐴) = 0)
6160fveq2d 6233 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) = 0) → (π‘(⌊‘𝐴)) = (π‘0))
62 2pos 11150 . . . . . 6 0 < 2
63 0re 10078 . . . . . . 7 0 ∈ ℝ
64 ppieq0 24947 . . . . . . 7 (0 ∈ ℝ → ((π‘0) = 0 ↔ 0 < 2))
6563, 64ax-mp 5 . . . . . 6 ((π‘0) = 0 ↔ 0 < 2)
6662, 65mpbir 221 . . . . 5 (π‘0) = 0
6761, 66syl6eq 2701 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) = 0) → (π‘(⌊‘𝐴)) = 0)
6859, 67eqtr3d 2687 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) = 0) → (π𝐴) = 0)
69 rpgt0 11882 . . . 4 (𝐴 ∈ ℝ+ → 0 < 𝐴)
7069adantr 480 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) = 0) → 0 < 𝐴)
7168, 70eqbrtrd 4707 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ (⌊‘𝐴) = 0) → (π𝐴) < 𝐴)
72 elnn0 11332 . . 3 ((⌊‘𝐴) ∈ ℕ0 ↔ ((⌊‘𝐴) ∈ ℕ ∨ (⌊‘𝐴) = 0))
7351, 72sylib 208 . 2 (𝐴 ∈ ℝ+ → ((⌊‘𝐴) ∈ ℕ ∨ (⌊‘𝐴) = 0))
7458, 71, 73mpjaodan 844 1 (𝐴 ∈ ℝ+ → (π𝐴) < 𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wo 382  wa 383   = wceq 1523  wcel 2030  wne 2823  cin 3606  wss 3607  wpss 3608   class class class wbr 4685  cfv 5926  (class class class)co 6690  csdm 7996  Fincfn 7997  cr 9973  0cc0 9974  1c1 9975   < clt 10112  cle 10113  cn 11058  2c2 11108  0cn0 11330  cz 11415  cuz 11725  +crp 11870  ...cfz 12364  cfl 12631  #chash 13157  cprime 15432  πcppi 24865
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-1o 7605  df-2o 7606  df-oadd 7609  df-er 7787  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-fin 8001  df-sup 8389  df-inf 8390  df-card 8803  df-cda 9028  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-n0 11331  df-xnn0 11402  df-z 11416  df-uz 11726  df-rp 11871  df-icc 12220  df-fz 12365  df-fl 12633  df-seq 12842  df-exp 12901  df-hash 13158  df-cj 13883  df-re 13884  df-im 13885  df-sqrt 14019  df-abs 14020  df-dvds 15028  df-prm 15433  df-ppi 24871
This theorem is referenced by:  chtppilimlem1  25207
  Copyright terms: Public domain W3C validator