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

Theorem ppiprm 25072
Description: The prime-counting function π at a prime. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Sep-2014.)
Assertion
Ref Expression
ppiprm ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (π‘(𝐴 + 1)) = ((π𝐴) + 1))

Proof of Theorem ppiprm
StepHypRef Expression
1 fzfid 12962 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (2...𝐴) ∈ Fin)
2 inss1 3972 . . . 4 ((2...𝐴) ∩ ℙ) ⊆ (2...𝐴)
3 ssfi 8341 . . . 4 (((2...𝐴) ∈ Fin ∧ ((2...𝐴) ∩ ℙ) ⊆ (2...𝐴)) → ((2...𝐴) ∩ ℙ) ∈ Fin)
41, 2, 3sylancl 697 . . 3 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → ((2...𝐴) ∩ ℙ) ∈ Fin)
5 zre 11569 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℝ)
65adantr 472 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → 𝐴 ∈ ℝ)
76ltp1d 11142 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → 𝐴 < (𝐴 + 1))
8 peano2z 11606 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴 + 1) ∈ ℤ)
98adantr 472 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (𝐴 + 1) ∈ ℤ)
109zred 11670 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (𝐴 + 1) ∈ ℝ)
116, 10ltnled 10372 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (𝐴 < (𝐴 + 1) ↔ ¬ (𝐴 + 1) ≤ 𝐴))
127, 11mpbid 222 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → ¬ (𝐴 + 1) ≤ 𝐴)
132sseli 3736 . . . . 5 ((𝐴 + 1) ∈ ((2...𝐴) ∩ ℙ) → (𝐴 + 1) ∈ (2...𝐴))
14 elfzle2 12534 . . . . 5 ((𝐴 + 1) ∈ (2...𝐴) → (𝐴 + 1) ≤ 𝐴)
1513, 14syl 17 . . . 4 ((𝐴 + 1) ∈ ((2...𝐴) ∩ ℙ) → (𝐴 + 1) ≤ 𝐴)
1612, 15nsyl 135 . . 3 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → ¬ (𝐴 + 1) ∈ ((2...𝐴) ∩ ℙ))
17 ovex 6837 . . . 4 (𝐴 + 1) ∈ V
18 hashunsng 13369 . . . 4 ((𝐴 + 1) ∈ V → ((((2...𝐴) ∩ ℙ) ∈ Fin ∧ ¬ (𝐴 + 1) ∈ ((2...𝐴) ∩ ℙ)) → (♯‘(((2...𝐴) ∩ ℙ) ∪ {(𝐴 + 1)})) = ((♯‘((2...𝐴) ∩ ℙ)) + 1)))
1917, 18ax-mp 5 . . 3 ((((2...𝐴) ∩ ℙ) ∈ Fin ∧ ¬ (𝐴 + 1) ∈ ((2...𝐴) ∩ ℙ)) → (♯‘(((2...𝐴) ∩ ℙ) ∪ {(𝐴 + 1)})) = ((♯‘((2...𝐴) ∩ ℙ)) + 1))
204, 16, 19syl2anc 696 . 2 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (♯‘(((2...𝐴) ∩ ℙ) ∪ {(𝐴 + 1)})) = ((♯‘((2...𝐴) ∩ ℙ)) + 1))
21 ppival2 25049 . . . 4 ((𝐴 + 1) ∈ ℤ → (π‘(𝐴 + 1)) = (♯‘((2...(𝐴 + 1)) ∩ ℙ)))
229, 21syl 17 . . 3 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (π‘(𝐴 + 1)) = (♯‘((2...(𝐴 + 1)) ∩ ℙ)))
23 2z 11597 . . . . . . . 8 2 ∈ ℤ
24 zcn 11570 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℂ)
2524adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → 𝐴 ∈ ℂ)
26 ax-1cn 10182 . . . . . . . . . . 11 1 ∈ ℂ
27 pncan 10475 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝐴 + 1) − 1) = 𝐴)
2825, 26, 27sylancl 697 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → ((𝐴 + 1) − 1) = 𝐴)
29 prmuz2 15606 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 + 1) ∈ ℙ → (𝐴 + 1) ∈ (ℤ‘2))
3029adantl 473 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (𝐴 + 1) ∈ (ℤ‘2))
31 uz2m1nn 11952 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 + 1) ∈ (ℤ‘2) → ((𝐴 + 1) − 1) ∈ ℕ)
3230, 31syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → ((𝐴 + 1) − 1) ∈ ℕ)
3328, 32eqeltrrd 2836 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → 𝐴 ∈ ℕ)
34 nnuz 11912 . . . . . . . . . 10 ℕ = (ℤ‘1)
35 2m1e1 11323 . . . . . . . . . . 11 (2 − 1) = 1
3635fveq2i 6351 . . . . . . . . . 10 (ℤ‘(2 − 1)) = (ℤ‘1)
3734, 36eqtr4i 2781 . . . . . . . . 9 ℕ = (ℤ‘(2 − 1))
3833, 37syl6eleq 2845 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → 𝐴 ∈ (ℤ‘(2 − 1)))
39 fzsuc2 12587 . . . . . . . 8 ((2 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ‘(2 − 1))) → (2...(𝐴 + 1)) = ((2...𝐴) ∪ {(𝐴 + 1)}))
4023, 38, 39sylancr 698 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (2...(𝐴 + 1)) = ((2...𝐴) ∪ {(𝐴 + 1)}))
4140ineq1d 3952 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → ((2...(𝐴 + 1)) ∩ ℙ) = (((2...𝐴) ∪ {(𝐴 + 1)}) ∩ ℙ))
42 indir 4014 . . . . . 6 (((2...𝐴) ∪ {(𝐴 + 1)}) ∩ ℙ) = (((2...𝐴) ∩ ℙ) ∪ ({(𝐴 + 1)} ∩ ℙ))
4341, 42syl6eq 2806 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → ((2...(𝐴 + 1)) ∩ ℙ) = (((2...𝐴) ∩ ℙ) ∪ ({(𝐴 + 1)} ∩ ℙ)))
44 simpr 479 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (𝐴 + 1) ∈ ℙ)
4544snssd 4481 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → {(𝐴 + 1)} ⊆ ℙ)
46 df-ss 3725 . . . . . . 7 ({(𝐴 + 1)} ⊆ ℙ ↔ ({(𝐴 + 1)} ∩ ℙ) = {(𝐴 + 1)})
4745, 46sylib 208 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → ({(𝐴 + 1)} ∩ ℙ) = {(𝐴 + 1)})
4847uneq2d 3906 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (((2...𝐴) ∩ ℙ) ∪ ({(𝐴 + 1)} ∩ ℙ)) = (((2...𝐴) ∩ ℙ) ∪ {(𝐴 + 1)}))
4943, 48eqtrd 2790 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → ((2...(𝐴 + 1)) ∩ ℙ) = (((2...𝐴) ∩ ℙ) ∪ {(𝐴 + 1)}))
5049fveq2d 6352 . . 3 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (♯‘((2...(𝐴 + 1)) ∩ ℙ)) = (♯‘(((2...𝐴) ∩ ℙ) ∪ {(𝐴 + 1)})))
5122, 50eqtrd 2790 . 2 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (π‘(𝐴 + 1)) = (♯‘(((2...𝐴) ∩ ℙ) ∪ {(𝐴 + 1)})))
52 ppival2 25049 . . . 4 (𝐴 ∈ ℤ → (π𝐴) = (♯‘((2...𝐴) ∩ ℙ)))
5352adantr 472 . . 3 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (π𝐴) = (♯‘((2...𝐴) ∩ ℙ)))
5453oveq1d 6824 . 2 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → ((π𝐴) + 1) = ((♯‘((2...𝐴) ∩ ℙ)) + 1))
5520, 51, 543eqtr4d 2800 1 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℙ) → (π‘(𝐴 + 1)) = ((π𝐴) + 1))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 383   = wceq 1628  wcel 2135  Vcvv 3336  cun 3709  cin 3710  wss 3711  {csn 4317   class class class wbr 4800  cfv 6045  (class class class)co 6809  Fincfn 8117  cc 10122  cr 10123  1c1 10125   + caddc 10127   < clt 10262  cle 10263  cmin 10454  cn 11208  2c2 11258  cz 11565  cuz 11875  ...cfz 12515  chash 13307  cprime 15583  πcppi 25015
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1867  ax-4 1882  ax-5 1984  ax-6 2050  ax-7 2086  ax-8 2137  ax-9 2144  ax-10 2164  ax-11 2179  ax-12 2192  ax-13 2387  ax-ext 2736  ax-rep 4919  ax-sep 4929  ax-nul 4937  ax-pow 4988  ax-pr 5051  ax-un 7110  ax-cnex 10180  ax-resscn 10181  ax-1cn 10182  ax-icn 10183  ax-addcl 10184  ax-addrcl 10185  ax-mulcl 10186  ax-mulrcl 10187  ax-mulcom 10188  ax-addass 10189  ax-mulass 10190  ax-distr 10191  ax-i2m1 10192  ax-1ne0 10193  ax-1rid 10194  ax-rnegex 10195  ax-rrecex 10196  ax-cnre 10197  ax-pre-lttri 10198  ax-pre-lttrn 10199  ax-pre-ltadd 10200  ax-pre-mulgt0 10201  ax-pre-sup 10202
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1631  df-ex 1850  df-nf 1855  df-sb 2043  df-eu 2607  df-mo 2608  df-clab 2743  df-cleq 2749  df-clel 2752  df-nfc 2887  df-ne 2929  df-nel 3032  df-ral 3051  df-rex 3052  df-reu 3053  df-rmo 3054  df-rab 3055  df-v 3338  df-sbc 3573  df-csb 3671  df-dif 3714  df-un 3716  df-in 3718  df-ss 3725  df-pss 3727  df-nul 4055  df-if 4227  df-pw 4300  df-sn 4318  df-pr 4320  df-tp 4322  df-op 4324  df-uni 4585  df-int 4624  df-iun 4670  df-br 4801  df-opab 4861  df-mpt 4878  df-tr 4901  df-id 5170  df-eprel 5175  df-po 5183  df-so 5184  df-fr 5221  df-we 5223  df-xp 5268  df-rel 5269  df-cnv 5270  df-co 5271  df-dm 5272  df-rn 5273  df-res 5274  df-ima 5275  df-pred 5837  df-ord 5883  df-on 5884  df-lim 5885  df-suc 5886  df-iota 6008  df-fun 6047  df-fn 6048  df-f 6049  df-f1 6050  df-fo 6051  df-f1o 6052  df-fv 6053  df-riota 6770  df-ov 6812  df-oprab 6813  df-mpt2 6814  df-om 7227  df-1st 7329  df-2nd 7330  df-wrecs 7572  df-recs 7633  df-rdg 7671  df-1o 7725  df-2o 7726  df-oadd 7729  df-er 7907  df-en 8118  df-dom 8119  df-sdom 8120  df-fin 8121  df-sup 8509  df-inf 8510  df-card 8951  df-cda 9178  df-pnf 10264  df-mnf 10265  df-xr 10266  df-ltxr 10267  df-le 10268  df-sub 10456  df-neg 10457  df-div 10873  df-nn 11209  df-2 11267  df-3 11268  df-n0 11481  df-z 11566  df-uz 11876  df-rp 12022  df-icc 12371  df-fz 12516  df-fl 12783  df-seq 12992  df-exp 13051  df-hash 13308  df-cj 14034  df-re 14035  df-im 14036  df-sqrt 14170  df-abs 14171  df-dvds 15179  df-prm 15584  df-ppi 25021
This theorem is referenced by:  ppip1le  25082  ppi1i  25089  bposlem5  25208
  Copyright terms: Public domain W3C validator