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

Theorem prmdvdsprmo 15968
Description: The primorial of a number is divisible by each prime less then or equal to the number. (Contributed by AV, 15-Aug-2020.) (Revised by AV, 28-Aug-2020.)
Assertion
Ref Expression
prmdvdsprmo (𝑁 ∈ ℕ → ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝𝑁𝑝 ∥ (#p𝑁)))
Distinct variable group:   𝑁,𝑝

Proof of Theorem prmdvdsprmo
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fzfi 12985 . . . . . . 7 (1...𝑁) ∈ Fin
2 diffi 8359 . . . . . . 7 ((1...𝑁) ∈ Fin → ((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∈ Fin)
31, 2mp1i 13 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∈ Fin)
4 eldifi 3875 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝}) → 𝑘 ∈ (1...𝑁))
5 elfzelz 12555 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 𝑘 ∈ ℤ)
64, 5syl 17 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝}) → 𝑘 ∈ ℤ)
7 1zzd 11620 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝}) → 1 ∈ ℤ)
86, 7ifcld 4275 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝}) → if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℤ)
98adantl 473 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})) → if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℤ)
103, 9fprodzcl 14903 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℤ)
11 prmz 15611 . . . . . . 7 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℤ)
1211adantl 473 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → 𝑝 ∈ ℤ)
1312adantr 472 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∈ ℤ)
14 dvdsmul2 15226 . . . . 5 ((∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℤ ∧ 𝑝 ∈ ℤ) → 𝑝 ∥ (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · 𝑝))
1510, 13, 14syl2anc 696 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∥ (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · 𝑝))
16 nnnn0 11511 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
17 prmoval 15959 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ0 → (#p𝑁) = ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1))
1816, 17syl 17 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (#p𝑁) = ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1))
1918ad2antrr 764 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (#p𝑁) = ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1))
2019breq2d 4816 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (𝑝 ∥ (#p𝑁) ↔ 𝑝 ∥ ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1)))
21 neldifsnd 4468 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ¬ 𝑝 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝}))
22 disjsn 4390 . . . . . . . . 9 ((((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∩ {𝑝}) = ∅ ↔ ¬ 𝑝 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝}))
2321, 22sylibr 224 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∩ {𝑝}) = ∅)
24 prmnn 15610 . . . . . . . . . . . 12 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℕ)
2524adantl 473 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → 𝑝 ∈ ℕ)
2625anim1i 593 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (𝑝 ∈ ℕ ∧ 𝑝𝑁))
27 nnz 11611 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
28 fznn 12621 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑝 ∈ (1...𝑁) ↔ (𝑝 ∈ ℕ ∧ 𝑝𝑁)))
2927, 28syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑝 ∈ (1...𝑁) ↔ (𝑝 ∈ ℕ ∧ 𝑝𝑁)))
3029ad2antrr 764 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (𝑝 ∈ (1...𝑁) ↔ (𝑝 ∈ ℕ ∧ 𝑝𝑁)))
3126, 30mpbird 247 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∈ (1...𝑁))
32 difsnid 4486 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ (1...𝑁) → (((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∪ {𝑝}) = (1...𝑁))
3332eqcomd 2766 . . . . . . . . 9 (𝑝 ∈ (1...𝑁) → (1...𝑁) = (((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∪ {𝑝}))
3431, 33syl 17 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (1...𝑁) = (((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∪ {𝑝}))
35 fzfid 12986 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (1...𝑁) ∈ Fin)
36 1zzd 11620 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 1 ∈ ℤ)
375, 36ifcld 4275 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℤ)
3837zcnd 11695 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℂ)
3938adantl 473 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℂ)
4023, 34, 35, 39fprodsplit 14915 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) = (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · ∏𝑘 ∈ {𝑝}if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1)))
41 simplr 809 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∈ ℙ)
4225adantr 472 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∈ ℕ)
4342nncnd 11248 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∈ ℂ)
44 1cnd 10268 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 1 ∈ ℂ)
4543, 44ifcld 4275 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1) ∈ ℂ)
46 eleq1w 2822 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑝 → (𝑘 ∈ ℙ ↔ 𝑝 ∈ ℙ))
47 id 22 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑝𝑘 = 𝑝)
4846, 47ifbieq1d 4253 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑝 → if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) = if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1))
4948prodsn 14911 . . . . . . . . . 10 ((𝑝 ∈ ℙ ∧ if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1) ∈ ℂ) → ∏𝑘 ∈ {𝑝}if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) = if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1))
5041, 45, 49syl2anc 696 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ∏𝑘 ∈ {𝑝}if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) = if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1))
51 simpr 479 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → 𝑝 ∈ ℙ)
5251iftrued 4238 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1) = 𝑝)
5352adantr 472 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1) = 𝑝)
5450, 53eqtrd 2794 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ∏𝑘 ∈ {𝑝}if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) = 𝑝)
5554oveq2d 6830 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · ∏𝑘 ∈ {𝑝}if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1)) = (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · 𝑝))
5640, 55eqtrd 2794 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) = (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · 𝑝))
5756breq2d 4816 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (𝑝 ∥ ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ↔ 𝑝 ∥ (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · 𝑝)))
5820, 57bitrd 268 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (𝑝 ∥ (#p𝑁) ↔ 𝑝 ∥ (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · 𝑝)))
5915, 58mpbird 247 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∥ (#p𝑁))
6059ex 449 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝𝑁𝑝 ∥ (#p𝑁)))
6160ralrimiva 3104 1 (𝑁 ∈ ℕ → ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝𝑁𝑝 ∥ (#p𝑁)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  wral 3050  cdif 3712  cun 3713  cin 3714  c0 4058  ifcif 4230  {csn 4321   class class class wbr 4804  cfv 6049  (class class class)co 6814  Fincfn 8123  cc 10146  1c1 10149   · cmul 10153  cle 10287  cn 11232  0cn0 11504  cz 11589  ...cfz 12539  cprod 14854  cdvds 15202  cprime 15607  #pcprmo 15957
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7115  ax-inf2 8713  ax-cnex 10204  ax-resscn 10205  ax-1cn 10206  ax-icn 10207  ax-addcl 10208  ax-addrcl 10209  ax-mulcl 10210  ax-mulrcl 10211  ax-mulcom 10212  ax-addass 10213  ax-mulass 10214  ax-distr 10215  ax-i2m1 10216  ax-1ne0 10217  ax-1rid 10218  ax-rnegex 10219  ax-rrecex 10220  ax-cnre 10221  ax-pre-lttri 10222  ax-pre-lttrn 10223  ax-pre-ltadd 10224  ax-pre-mulgt0 10225  ax-pre-sup 10226
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-fal 1638  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-se 5226  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-isom 6058  df-riota 6775  df-ov 6817  df-oprab 6818  df-mpt2 6819  df-om 7232  df-1st 7334  df-2nd 7335  df-wrecs 7577  df-recs 7638  df-rdg 7676  df-1o 7730  df-oadd 7734  df-er 7913  df-en 8124  df-dom 8125  df-sdom 8126  df-fin 8127  df-sup 8515  df-oi 8582  df-card 8975  df-pnf 10288  df-mnf 10289  df-xr 10290  df-ltxr 10291  df-le 10292  df-sub 10480  df-neg 10481  df-div 10897  df-nn 11233  df-2 11291  df-3 11292  df-n0 11505  df-z 11590  df-uz 11900  df-rp 12046  df-fz 12540  df-fzo 12680  df-seq 13016  df-exp 13075  df-hash 13332  df-cj 14058  df-re 14059  df-im 14060  df-sqrt 14194  df-abs 14195  df-clim 14438  df-prod 14855  df-dvds 15203  df-prm 15608  df-prmo 15958
This theorem is referenced by:  prmdvdsprmop  15969
  Copyright terms: Public domain W3C validator