MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  prmgaplem3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem prmgaplem3 15681
Description: Lemma for prmgap 15687. (Contributed by AV, 9-Aug-2020.)
Hypothesis
Ref Expression
prmgaplem3.a 𝐴 = {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁}
Assertion
Ref Expression
prmgaplem3 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 𝑦𝑥)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦   𝑁,𝑝
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑝)   𝑁(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem prmgaplem3
Dummy variable 𝑖 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ssrab2 3666 . . . . 5 {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ ℙ
21a1i 11 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ ℙ)
3 prmssnn 15314 . . . . 5 ℙ ⊆ ℕ
4 nnssre 10968 . . . . 5 ℕ ⊆ ℝ
53, 4sstri 3592 . . . 4 ℙ ⊆ ℝ
62, 5syl6ss 3595 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ ℝ)
7 fzofi 12713 . . . 4 (0..^𝑁) ∈ Fin
8 breq1 4616 . . . . . . 7 (𝑝 = 𝑖 → (𝑝 < 𝑁𝑖 < 𝑁))
98elrab 3346 . . . . . 6 (𝑖 ∈ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ↔ (𝑖 ∈ ℙ ∧ 𝑖 < 𝑁))
10 prmnn 15312 . . . . . . . . . 10 (𝑖 ∈ ℙ → 𝑖 ∈ ℕ)
1110nnnn0d 11295 . . . . . . . . 9 (𝑖 ∈ ℙ → 𝑖 ∈ ℕ0)
1211ad2antrl 763 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ (ℤ‘3) ∧ (𝑖 ∈ ℙ ∧ 𝑖 < 𝑁)) → 𝑖 ∈ ℕ0)
13 eluzge3nn 11674 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → 𝑁 ∈ ℕ)
1413adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ (ℤ‘3) ∧ (𝑖 ∈ ℙ ∧ 𝑖 < 𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ)
15 simprr 795 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ (ℤ‘3) ∧ (𝑖 ∈ ℙ ∧ 𝑖 < 𝑁)) → 𝑖 < 𝑁)
16 elfzo0 12449 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (0..^𝑁) ↔ (𝑖 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑖 < 𝑁))
1712, 14, 15, 16syl3anbrc 1244 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ (ℤ‘3) ∧ (𝑖 ∈ ℙ ∧ 𝑖 < 𝑁)) → 𝑖 ∈ (0..^𝑁))
1817ex 450 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → ((𝑖 ∈ ℙ ∧ 𝑖 < 𝑁) → 𝑖 ∈ (0..^𝑁)))
199, 18syl5bi 232 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → (𝑖 ∈ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} → 𝑖 ∈ (0..^𝑁)))
2019ssrdv 3589 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ (0..^𝑁))
21 ssfi 8124 . . . 4 (((0..^𝑁) ∈ Fin ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ (0..^𝑁)) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ∈ Fin)
227, 20, 21sylancr 694 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ∈ Fin)
23 2prm 15329 . . . . . 6 2 ∈ ℙ
2423a1i 11 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → 2 ∈ ℙ)
25 eluz2 11637 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) ↔ (3 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 3 ≤ 𝑁))
26 df-3 11024 . . . . . . . . . 10 3 = (2 + 1)
2726breq1i 4620 . . . . . . . . 9 (3 ≤ 𝑁 ↔ (2 + 1) ≤ 𝑁)
28 2z 11353 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℤ
29 zltp1le 11371 . . . . . . . . . . 11 ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (2 < 𝑁 ↔ (2 + 1) ≤ 𝑁))
3028, 29mpan 705 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → (2 < 𝑁 ↔ (2 + 1) ≤ 𝑁))
3130biimprd 238 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℤ → ((2 + 1) ≤ 𝑁 → 2 < 𝑁))
3227, 31syl5bi 232 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℤ → (3 ≤ 𝑁 → 2 < 𝑁))
3332imp 445 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 3 ≤ 𝑁) → 2 < 𝑁)
34333adant1 1077 . . . . . 6 ((3 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 3 ≤ 𝑁) → 2 < 𝑁)
3525, 34sylbi 207 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → 2 < 𝑁)
36 breq1 4616 . . . . . 6 (𝑝 = 2 → (𝑝 < 𝑁 ↔ 2 < 𝑁))
3736elrab 3346 . . . . 5 (2 ∈ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ↔ (2 ∈ ℙ ∧ 2 < 𝑁))
3824, 35, 37sylanbrc 697 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → 2 ∈ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁})
39 ne0i 3897 . . . 4 (2 ∈ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ≠ ∅)
4038, 39syl 17 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ≠ ∅)
41 prmgaplem3.a . . . 4 𝐴 = {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁}
42 sseq1 3605 . . . . 5 (𝐴 = {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} → (𝐴 ⊆ ℝ ↔ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ ℝ))
43 eleq1 2686 . . . . 5 (𝐴 = {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} → (𝐴 ∈ Fin ↔ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ∈ Fin))
44 neeq1 2852 . . . . 5 (𝐴 = {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} → (𝐴 ≠ ∅ ↔ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ≠ ∅))
4542, 43, 443anbi123d 1396 . . . 4 (𝐴 = {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} → ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅) ↔ ({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ ℝ ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ∈ Fin ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ≠ ∅)))
4641, 45ax-mp 5 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅) ↔ ({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ ℝ ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ∈ Fin ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ≠ ∅))
476, 22, 40, 46syl3anbrc 1244 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅))
48 fimaxre 10912 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 𝑦𝑥)
4947, 48syl 17 1 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 𝑦𝑥)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  wral 2907  wrex 2908  {crab 2911  wss 3555  c0 3891   class class class wbr 4613  cfv 5847  (class class class)co 6604  Fincfn 7899  cr 9879  0cc0 9880  1c1 9881   + caddc 9883   < clt 10018  cle 10019  cn 10964  2c2 11014  3c3 11015  0cn0 11236  cz 11321  cuz 11631  ..^cfzo 12406  cprime 15309
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-sep 4741  ax-nul 4749  ax-pow 4803  ax-pr 4867  ax-un 6902  ax-cnex 9936  ax-resscn 9937  ax-1cn 9938  ax-icn 9939  ax-addcl 9940  ax-addrcl 9941  ax-mulcl 9942  ax-mulrcl 9943  ax-mulcom 9944  ax-addass 9945  ax-mulass 9946  ax-distr 9947  ax-i2m1 9948  ax-1ne0 9949  ax-1rid 9950  ax-rnegex 9951  ax-rrecex 9952  ax-cnre 9953  ax-pre-lttri 9954  ax-pre-lttrn 9955  ax-pre-ltadd 9956  ax-pre-mulgt0 9957  ax-pre-sup 9958
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3418  df-csb 3515  df-dif 3558  df-un 3560  df-in 3562  df-ss 3569  df-pss 3571  df-nul 3892  df-if 4059  df-pw 4132  df-sn 4149  df-pr 4151  df-tp 4153  df-op 4155  df-uni 4403  df-int 4441  df-iun 4487  df-br 4614  df-opab 4674  df-mpt 4675  df-tr 4713  df-eprel 4985  df-id 4989  df-po 4995  df-so 4996  df-fr 5033  df-we 5035  df-xp 5080  df-rel 5081  df-cnv 5082  df-co 5083  df-dm 5084  df-rn 5085  df-res 5086  df-ima 5087  df-pred 5639  df-ord 5685  df-on 5686  df-lim 5687  df-suc 5688  df-iota 5810  df-fun 5849  df-fn 5850  df-f 5851  df-f1 5852  df-fo 5853  df-f1o 5854  df-fv 5855  df-riota 6565  df-ov 6607  df-oprab 6608  df-mpt2 6609  df-om 7013  df-1st 7113  df-2nd 7114  df-wrecs 7352  df-recs 7413  df-rdg 7451  df-1o 7505  df-2o 7506  df-oadd 7509  df-er 7687  df-en 7900  df-dom 7901  df-sdom 7902  df-fin 7903  df-sup 8292  df-pnf 10020  df-mnf 10021  df-xr 10022  df-ltxr 10023  df-le 10024  df-sub 10212  df-neg 10213  df-div 10629  df-nn 10965  df-2 11023  df-3 11024  df-n0 11237  df-z 11322  df-uz 11632  df-rp 11777  df-fz 12269  df-fzo 12407  df-seq 12742  df-exp 12801  df-cj 13773  df-re 13774  df-im 13775  df-sqrt 13909  df-abs 13910  df-dvds 14908  df-prm 15310
This theorem is referenced by:  prmgaplem5  15683
  Copyright terms: Public domain W3C validator