Theorem 1arith 12348

Description: Fundamental theorem of arithmetic, where a prime factorization is represented as a sequence of prime exponents, for which only finitely many primes have nonzero exponent. The function M maps the set of positive integers one-to-one onto the set of prime factorizations R. (Contributed by Paul Chapman, 17-Nov-2012.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 30-May-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
1arith.1	|- M = ( n e. NN |-> ( p e. Prime |-> ( p pCnt n ) ) )
1arith.2	|- R = { e e. ( NN0 ^m Prime ) | ( `' e " NN ) e. Fin }

Assertion

Ref	Expression
1arith	|- M : NN -1-1-onto-> R

Distinct variable groups:   e, n, p   e, M   R, n

Allowed substitution hints:   R( e, p)   M( n, p)

Proof of Theorem 1arith

Dummy variables f g k q x y j are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		prmex 12096	. . . . . 6 |- Prime e. _V
2	1	mptex 5738	. . . . 5 |- ( p e. Prime |-> ( p pCnt n ) ) e. _V
3		1arith.1	. . . . 5 |- M = ( n e. NN |-> ( p e. Prime |-> ( p pCnt n ) ) )
4	2, 3	fnmpti 5340	. . . 4 |- M Fn NN
5	3	1arithlem3 12346	. . . . . . 7 |- ( x e. NN -> ( M ` x ) : Prime --> NN0 )
6		nn0ex 9171	. . . . . . . 8 |- NN0 e. _V
7	6, 1	elmap 6671	. . . . . . 7 |- ( ( M ` x ) e. ( NN0 ^m Prime ) <-> ( M ` x ) : Prime --> NN0 )
8	5, 7	sylibr 134	. . . . . 6 |- ( x e. NN -> ( M ` x ) e. ( NN0 ^m Prime ) )
9		1zzd 9269	. . . . . . . 8 |- ( x e. NN -> 1 e. ZZ )
10		nnz 9261	. . . . . . . 8 |- ( x e. NN -> x e. ZZ )
11	9, 10	fzfigd 10417	. . . . . . 7 |- ( x e. NN -> ( 1 ... x ) e. Fin )
12		ffn 5361	. . . . . . . . . 10 |- ( ( M ` x ) : Prime --> NN0 -> ( M ` x ) Fn Prime )
13		elpreima 5631	. . . . . . . . . 10 |- ( ( M ` x ) Fn Prime -> ( q e. ( `' ( M ` x ) " NN ) <-> ( q e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` q ) e. NN ) ) )
14	5, 12, 13	3syl 17	. . . . . . . . 9 |- ( x e. NN -> ( q e. ( `' ( M ` x ) " NN ) <-> ( q e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` q ) e. NN ) ) )
15	3	1arithlem2 12345	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( x e. NN /\ q e. Prime ) -> ( ( M ` x ) ` q ) = ( q pCnt x ) )
16	15	eleq1d 2246	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( x e. NN /\ q e. Prime ) -> ( ( ( M ` x ) ` q ) e. NN <-> ( q pCnt x ) e. NN ) )
17		prmz 12094	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( q e. Prime -> q e. ZZ )
18		id 19	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x e. NN -> x e. NN )
19		dvdsle 11833	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( q e. ZZ /\ x e. NN ) -> ( q || x -> q <_ x ) )
20	17, 18, 19	syl2anr 290	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( x e. NN /\ q e. Prime ) -> ( q || x -> q <_ x ) )
21		pcelnn 12303	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( q e. Prime /\ x e. NN ) -> ( ( q pCnt x ) e. NN <-> q || x ) )
22	21	ancoms 268	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( x e. NN /\ q e. Prime ) -> ( ( q pCnt x ) e. NN <-> q || x ) )
23		prmnn 12093	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( q e. Prime -> q e. NN )
24		nnuz 9552	. . . . . . . . . . . . . 14 |- NN = ( ZZ>= ` 1 )
25	23, 24	eleqtrdi 2270	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( q e. Prime -> q e. ( ZZ>= ` 1 ) )
26		elfz5 10003	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( q e. ( ZZ>= ` 1 ) /\ x e. ZZ ) -> ( q e. ( 1 ... x ) <-> q <_ x ) )
27	25, 10, 26	syl2anr 290	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( x e. NN /\ q e. Prime ) -> ( q e. ( 1 ... x ) <-> q <_ x ) )
28	20, 22, 27	3imtr4d 203	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( x e. NN /\ q e. Prime ) -> ( ( q pCnt x ) e. NN -> q e. ( 1 ... x ) ) )
29	16, 28	sylbid 150	. . . . . . . . . 10 |- ( ( x e. NN /\ q e. Prime ) -> ( ( ( M ` x ) ` q ) e. NN -> q e. ( 1 ... x ) ) )
30	29	expimpd 363	. . . . . . . . 9 |- ( x e. NN -> ( ( q e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` q ) e. NN ) -> q e. ( 1 ... x ) ) )
31	14, 30	sylbid 150	. . . . . . . 8 |- ( x e. NN -> ( q e. ( `' ( M ` x ) " NN ) -> q e. ( 1 ... x ) ) )
32	31	ssrdv 3161	. . . . . . 7 |- ( x e. NN -> ( `' ( M ` x ) " NN ) C_ ( 1 ... x ) )
33		elfznn 10040	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( j e. ( 1 ... x ) -> j e. NN )
34	33	adantl 277	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) -> j e. NN )
35		prmdc 12113	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( j e. NN -> DECID j e. Prime )
36	34, 35	syl 14	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) -> DECID j e. Prime )
37	36	adantr 276	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ j e. Prime ) -> DECID j e. Prime )
38	5	ad2antrr 488	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ j e. Prime ) -> ( M ` x ) : Prime --> NN0 )
39		simpr 110	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ j e. Prime ) -> j e. Prime )
40	38, 39	ffvelcdmd 5648	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ j e. Prime ) -> ( ( M ` x ) ` j ) e. NN0 )
41	40	nn0zd 9362	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ j e. Prime ) -> ( ( M ` x ) ` j ) e. ZZ )
42		elnndc 9601	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( M ` x ) ` j ) e. ZZ -> DECID ( ( M ` x ) ` j ) e. NN )
43	41, 42	syl 14	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ j e. Prime ) -> DECID ( ( M ` x ) ` j ) e. NN )
44		dcan2 934	. . . . . . . . . . 11 |- (DECID j e. Prime -> (DECID ( ( M ` x ) ` j ) e. NN -> DECID ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) ) )
45	37, 43, 44	sylc 62	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ j e. Prime ) -> DECID ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) )
46		simpr 110	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ -. j e. Prime ) -> -. j e. Prime )
47	46	intnanrd 932	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ -. j e. Prime ) -> -. ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) )
48	47	olcd 734	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ -. j e. Prime ) -> ( ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) \/ -. ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) ) )
49		df-dc 835	. . . . . . . . . . 11 |- (DECID ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) <-> ( ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) \/ -. ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) ) )
50	48, 49	sylibr 134	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ -. j e. Prime ) -> DECID ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) )
51		exmiddc 836	. . . . . . . . . . 11 |- (DECID j e. Prime -> ( j e. Prime \/ -. j e. Prime ) )
52	36, 51	syl 14	. . . . . . . . . 10 |- ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) -> ( j e. Prime \/ -. j e. Prime ) )
53	45, 50, 52	mpjaodan 798	. . . . . . . . 9 |- ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) -> DECID ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) )
54		elpreima 5631	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( M ` x ) Fn Prime -> ( j e. ( `' ( M ` x ) " NN ) <-> ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) ) )
55	5, 12, 54	3syl 17	. . . . . . . . . . 11 |- ( x e. NN -> ( j e. ( `' ( M ` x ) " NN ) <-> ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) ) )
56	55	dcbid 838	. . . . . . . . . 10 |- ( x e. NN -> (DECID j e. ( `' ( M ` x ) " NN ) <-> DECID ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) ) )
57	56	adantr 276	. . . . . . . . 9 |- ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) -> (DECID j e. ( `' ( M ` x ) " NN ) <-> DECID ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) ) )
58	53, 57	mpbird 167	. . . . . . . 8 |- ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) -> DECID j e. ( `' ( M ` x ) " NN ) )
59	58	ralrimiva 2550	. . . . . . 7 |- ( x e. NN -> A. j e. ( 1 ... x )DECID j e. ( `' ( M ` x ) " NN ) )
60		ssfidc 6928	. . . . . . 7 |- ( ( ( 1 ... x ) e. Fin /\ ( `' ( M ` x ) " NN ) C_ ( 1 ... x ) /\ A. j e. ( 1 ... x )DECID j e. ( `' ( M ` x ) " NN ) ) -> ( `' ( M ` x ) " NN ) e. Fin )
61	11, 32, 59, 60	syl3anc 1238	. . . . . 6 |- ( x e. NN -> ( `' ( M ` x ) " NN ) e. Fin )
62		cnveq 4797	. . . . . . . . 9 |- ( e = ( M ` x ) -> `' e = `' ( M ` x ) )
63	62	imaeq1d 4965	. . . . . . . 8 |- ( e = ( M ` x ) -> ( `' e " NN ) = ( `' ( M ` x ) " NN ) )
64	63	eleq1d 2246	. . . . . . 7 |- ( e = ( M ` x ) -> ( ( `' e " NN ) e. Fin <-> ( `' ( M ` x ) " NN ) e. Fin ) )
65		1arith.2	. . . . . . 7 |- R = { e e. ( NN0 ^m Prime ) | ( `' e " NN ) e. Fin }
66	64, 65	elrab2 2896	. . . . . 6 |- ( ( M ` x ) e. R <-> ( ( M ` x ) e. ( NN0 ^m Prime ) /\ ( `' ( M ` x ) " NN ) e. Fin ) )
67	8, 61, 66	sylanbrc 417	. . . . 5 |- ( x e. NN -> ( M ` x ) e. R )
68	67	rgen 2530	. . . 4 |- A. x e. NN ( M ` x ) e. R
69		ffnfv 5670	. . . 4 |- ( M : NN --> R <-> ( M Fn NN /\ A. x e. NN ( M ` x ) e. R ) )
70	4, 68, 69	mpbir2an 942	. . 3 |- M : NN --> R
71	15	adantlr 477	. . . . . . . 8 |- ( ( ( x e. NN /\ y e. NN ) /\ q e. Prime ) -> ( ( M ` x ) ` q ) = ( q pCnt x ) )
72	3	1arithlem2 12345	. . . . . . . . 9 |- ( ( y e. NN /\ q e. Prime ) -> ( ( M ` y ) ` q ) = ( q pCnt y ) )
73	72	adantll 476	. . . . . . . 8 |- ( ( ( x e. NN /\ y e. NN ) /\ q e. Prime ) -> ( ( M ` y ) ` q ) = ( q pCnt y ) )
74	71, 73	eqeq12d 2192	. . . . . . 7 |- ( ( ( x e. NN /\ y e. NN ) /\ q e. Prime ) -> ( ( ( M ` x ) ` q ) = ( ( M ` y ) ` q ) <-> ( q pCnt x ) = ( q pCnt y ) ) )
75	74	ralbidva 2473	. . . . . 6 |- ( ( x e. NN /\ y e. NN ) -> ( A. q e. Prime ( ( M ` x ) ` q ) = ( ( M ` y ) ` q ) <-> A. q e. Prime ( q pCnt x ) = ( q pCnt y ) ) )
76	3	1arithlem3 12346	. . . . . . 7 |- ( y e. NN -> ( M ` y ) : Prime --> NN0 )
77		ffn 5361	. . . . . . . 8 |- ( ( M ` y ) : Prime --> NN0 -> ( M ` y ) Fn Prime )
78		eqfnfv 5609	. . . . . . . 8 |- ( ( ( M ` x ) Fn Prime /\ ( M ` y ) Fn Prime ) -> ( ( M ` x ) = ( M ` y ) <-> A. q e. Prime ( ( M ` x ) ` q ) = ( ( M ` y ) ` q ) ) )
79	12, 77, 78	syl2an 289	. . . . . . 7 |- ( ( ( M ` x ) : Prime --> NN0 /\ ( M ` y ) : Prime --> NN0 ) -> ( ( M ` x ) = ( M ` y ) <-> A. q e. Prime ( ( M ` x ) ` q ) = ( ( M ` y ) ` q ) ) )
80	5, 76, 79	syl2an 289	. . . . . 6 |- ( ( x e. NN /\ y e. NN ) -> ( ( M ` x ) = ( M ` y ) <-> A. q e. Prime ( ( M ` x ) ` q ) = ( ( M ` y ) ` q ) ) )
81		nnnn0 9172	. . . . . . 7 |- ( x e. NN -> x e. NN0 )
82		nnnn0 9172	. . . . . . 7 |- ( y e. NN -> y e. NN0 )
83		pc11 12313	. . . . . . 7 |- ( ( x e. NN0 /\ y e. NN0 ) -> ( x = y <-> A. q e. Prime ( q pCnt x ) = ( q pCnt y ) ) )
84	81, 82, 83	syl2an 289	. . . . . 6 |- ( ( x e. NN /\ y e. NN ) -> ( x = y <-> A. q e. Prime ( q pCnt x ) = ( q pCnt y ) ) )
85	75, 80, 84	3bitr4d 220	. . . . 5 |- ( ( x e. NN /\ y e. NN ) -> ( ( M ` x ) = ( M ` y ) <-> x = y ) )
86	85	biimpd 144	. . . 4 |- ( ( x e. NN /\ y e. NN ) -> ( ( M ` x ) = ( M ` y ) -> x = y ) )
87	86	rgen2 2563	. . 3 |- A. x e. NN A. y e. NN ( ( M ` x ) = ( M ` y ) -> x = y )
88		dff13 5763	. . 3 |- ( M : NN -1-1-> R <-> ( M : NN --> R /\ A. x e. NN A. y e. NN ( ( M ` x ) = ( M ` y ) -> x = y ) ) )
89	70, 87, 88	mpbir2an 942	. 2 |- M : NN -1-1-> R
90		eqid 2177	. . . . . 6 |- ( g e. NN |-> if ( g e. Prime , ( g ^ ( f ` g ) ) , 1 ) ) = ( g e. NN |-> if ( g e. Prime , ( g ^ ( f ` g ) ) , 1 ) )
91		cnveq 4797	. . . . . . . . . . . 12 |- ( e = f -> `' e = `' f )
92	91	imaeq1d 4965	. . . . . . . . . . 11 |- ( e = f -> ( `' e " NN ) = ( `' f " NN ) )
93	92	eleq1d 2246	. . . . . . . . . 10 |- ( e = f -> ( ( `' e " NN ) e. Fin <-> ( `' f " NN ) e. Fin ) )
94	93, 65	elrab2 2896	. . . . . . . . 9 |- ( f e. R <-> ( f e. ( NN0 ^m Prime ) /\ ( `' f " NN ) e. Fin ) )
95	94	simplbi 274	. . . . . . . 8 |- ( f e. R -> f e. ( NN0 ^m Prime ) )
96	6, 1	elmap 6671	. . . . . . . 8 |- ( f e. ( NN0 ^m Prime ) <-> f : Prime --> NN0 )
97	95, 96	sylib 122	. . . . . . 7 |- ( f e. R -> f : Prime --> NN0 )
98	97	ad2antrr 488	. . . . . 6 |- ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) -> f : Prime --> NN0 )
99		simplr 528	. . . . . . 7 |- ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) -> y e. NN )
100	99	peano2nnd 8923	. . . . . 6 |- ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) -> ( y + 1 ) e. NN )
101	99	adantr 276	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> y e. NN )
102	101	nnred 8921	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> y e. RR )
103		peano2re 8083	. . . . . . . . . . 11 |- ( y e. RR -> ( y + 1 ) e. RR )
104	102, 103	syl 14	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> ( y + 1 ) e. RR )
105	23	ad2antrl 490	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> q e. NN )
106	105	nnred 8921	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> q e. RR )
107	102	ltp1d 8876	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> y < ( y + 1 ) )
108		simprr 531	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> ( y + 1 ) <_ q )
109	102, 104, 106, 107, 108	ltletrd 8370	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> y < q )
110	101	nnzd 9363	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> y e. ZZ )
111	17	ad2antrl 490	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> q e. ZZ )
112		zltnle 9288	. . . . . . . . . 10 |- ( ( y e. ZZ /\ q e. ZZ ) -> ( y < q <-> -. q <_ y ) )
113	110, 111, 112	syl2anc 411	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> ( y < q <-> -. q <_ y ) )
114	109, 113	mpbid 147	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> -. q <_ y )
115		simprl 529	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> q e. Prime )
116	115	biantrurd 305	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> ( ( f ` q ) e. NN <-> ( q e. Prime /\ ( f ` q ) e. NN ) ) )
117	97	ad3antrrr 492	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> f : Prime --> NN0 )
118		ffn 5361	. . . . . . . . . . 11 |- ( f : Prime --> NN0 -> f Fn Prime )
119		elpreima 5631	. . . . . . . . . . 11 |- ( f Fn Prime -> ( q e. ( `' f " NN ) <-> ( q e. Prime /\ ( f ` q ) e. NN ) ) )
120	117, 118, 119	3syl 17	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> ( q e. ( `' f " NN ) <-> ( q e. Prime /\ ( f ` q ) e. NN ) ) )
121	116, 120	bitr4d 191	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> ( ( f ` q ) e. NN <-> q e. ( `' f " NN ) ) )
122		breq1 4003	. . . . . . . . . . 11 |- ( k = q -> ( k <_ y <-> q <_ y ) )
123	122	rspccv 2838	. . . . . . . . . 10 |- ( A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y -> ( q e. ( `' f " NN ) -> q <_ y ) )
124	123	ad2antlr 489	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> ( q e. ( `' f " NN ) -> q <_ y ) )
125	121, 124	sylbid 150	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> ( ( f ` q ) e. NN -> q <_ y ) )
126	114, 125	mtod 663	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> -. ( f ` q ) e. NN )
127	117, 115	ffvelcdmd 5648	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> ( f ` q ) e. NN0 )
128		elnn0 9167	. . . . . . . . 9 |- ( ( f ` q ) e. NN0 <-> ( ( f ` q ) e. NN \/ ( f ` q ) = 0 ) )
129	127, 128	sylib 122	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> ( ( f ` q ) e. NN \/ ( f ` q ) = 0 ) )
130	129	ord 724	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> ( -. ( f ` q ) e. NN -> ( f ` q ) = 0 ) )
131	126, 130	mpd 13	. . . . . 6 |- ( ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) /\ ( q e. Prime /\ ( y + 1 ) <_ q ) ) -> ( f ` q ) = 0 )
132	3, 90, 98, 100, 131	1arithlem4 12347	. . . . 5 |- ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) -> E. x e. NN f = ( M ` x ) )
133		cnvimass 4987	. . . . . . 7 |- ( `' f " NN ) C_ dom f
134	97	fdmd 5368	. . . . . . . 8 |- ( f e. R -> dom f = Prime )
135		prmssnn 12095	. . . . . . . 8 |- Prime C_ NN
136	134, 135	eqsstrdi 3207	. . . . . . 7 |- ( f e. R -> dom f C_ NN )
137	133, 136	sstrid 3166	. . . . . 6 |- ( f e. R -> ( `' f " NN ) C_ NN )
138	94	simprbi 275	. . . . . 6 |- ( f e. R -> ( `' f " NN ) e. Fin )
139		fiubnn 10794	. . . . . 6 |- ( ( ( `' f " NN ) C_ NN /\ ( `' f " NN ) e. Fin ) -> E. y e. NN A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y )
140	137, 138, 139	syl2anc 411	. . . . 5 |- ( f e. R -> E. y e. NN A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y )
141	132, 140	r19.29a 2620	. . . 4 |- ( f e. R -> E. x e. NN f = ( M ` x ) )
142	141	rgen 2530	. . 3 |- A. f e. R E. x e. NN f = ( M ` x )
143		dffo3 5659	. . 3 |- ( M : NN -onto-> R <-> ( M : NN --> R /\ A. f e. R E. x e. NN f = ( M ` x ) ) )
144	70, 142, 143	mpbir2an 942	. 2 |- M : NN -onto-> R
145		df-f1o 5219	. 2 |- ( M : NN -1-1-onto-> R <-> ( M : NN -1-1-> R /\ M : NN -onto-> R ) )
146	89, 144, 145	mpbir2an 942	1 |- M : NN -1-1-onto-> R

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   \/ wo 708  DECID wdc 834   = wceq 1353   e. wcel 2148   A.wral 2455   E.wrex 2456   {crab 2459   C_ wss 3129   ifcif 3534   class class class wbr 4000   |-> cmpt 4061   `'ccnv 4622   dom cdm 4623   "cima 4626   Fn wfn 5207   -->wf 5208   -1-1->wf1 5209   -onto->wfo 5210   -1-1-onto->wf1o 5211   ` cfv 5212  (class class class)co 5869   ^m cmap 6642   Fincfn 6734   RRcr 7801   0cc0 7802   1c1 7803   + caddc 7805   < clt 7982   <_ cle 7983   NNcn 8908   NN0cn0 9165   ZZcz 9242   ZZ>=cuz 9517   ...cfz 9995   ^cexp 10505   || cdvds 11778   Primecprime 12090   pCnt cpc 12267

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4115  ax-sep 4118  ax-nul 4126  ax-pow 4171  ax-pr 4206  ax-un 4430  ax-setind 4533  ax-iinf 4584  ax-cnex 7893  ax-resscn 7894  ax-1cn 7895  ax-1re 7896  ax-icn 7897  ax-addcl 7898  ax-addrcl 7899  ax-mulcl 7900  ax-mulrcl 7901  ax-addcom 7902  ax-mulcom 7903  ax-addass 7904  ax-mulass 7905  ax-distr 7906  ax-i2m1 7907  ax-0lt1 7908  ax-1rid 7909  ax-0id 7910  ax-rnegex 7911  ax-precex 7912  ax-cnre 7913  ax-pre-ltirr 7914  ax-pre-ltwlin 7915  ax-pre-lttrn 7916  ax-pre-apti 7917  ax-pre-ltadd 7918  ax-pre-mulgt0 7919  ax-pre-mulext 7920  ax-arch 7921  ax-caucvg 7922

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 831  df-dc 835  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2739  df-sbc 2963  df-csb 3058  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-nul 3423  df-if 3535  df-pw 3576  df-sn 3597  df-pr 3598  df-op 3600  df-uni 3808  df-int 3843  df-iun 3886  df-br 4001  df-opab 4062  df-mpt 4063  df-tr 4099  df-id 4290  df-po 4293  df-iso 4294  df-iord 4363  df-on 4365  df-ilim 4366  df-suc 4368  df-iom 4587  df-xp 4629  df-rel 4630  df-cnv 4631  df-co 4632  df-dm 4633  df-rn 4634  df-res 4635  df-ima 4636  df-iota 5174  df-fun 5214  df-fn 5215  df-f 5216  df-f1 5217  df-fo 5218  df-f1o 5219  df-fv 5220  df-isom 5221  df-riota 5825  df-ov 5872  df-oprab 5873  df-mpo 5874  df-1st 6135  df-2nd 6136  df-recs 6300  df-frec 6386  df-1o 6411  df-2o 6412  df-er 6529  df-map 6644  df-en 6735  df-fin 6737  df-sup 6977  df-inf 6978  df-pnf 7984  df-mnf 7985  df-xr 7986  df-ltxr 7987  df-le 7988  df-sub 8120  df-neg 8121  df-reap 8522  df-ap 8529  df-div 8619  df-inn 8909  df-2 8967  df-3 8968  df-4 8969  df-n0 9166  df-xnn0 9229  df-z 9243  df-uz 9518  df-q 9609  df-rp 9641  df-fz 9996  df-fzo 10129  df-fl 10256  df-mod 10309  df-seqfrec 10432  df-exp 10506  df-cj 10835  df-re 10836  df-im 10837  df-rsqrt 10991  df-abs 10992  df-dvds 11779  df-gcd 11927  df-prm 12091  df-pc 12268

This theorem is referenced by:  1arith2  12349