Theorem 1arith 12505

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 12251	. . . . . 6 |- Prime e. _V
2	1	mptex 5784	. . . . 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 5382	. . . 4 |- M Fn NN
5	3	1arithlem3 12503	. . . . . . 7 |- ( x e. NN -> ( M ` x ) : Prime --> NN0 )
6		nn0ex 9246	. . . . . . . 8 |- NN0 e. _V
7	6, 1	elmap 6731	. . . . . . 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 9344	. . . . . . . 8 |- ( x e. NN -> 1 e. ZZ )
10		nnz 9336	. . . . . . . 8 |- ( x e. NN -> x e. ZZ )
11	9, 10	fzfigd 10502	. . . . . . 7 |- ( x e. NN -> ( 1 ... x ) e. Fin )
12		ffn 5403	. . . . . . . . . 10 |- ( ( M ` x ) : Prime --> NN0 -> ( M ` x ) Fn Prime )
13		elpreima 5677	. . . . . . . . . 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 12502	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( x e. NN /\ q e. Prime ) -> ( ( M ` x ) ` q ) = ( q pCnt x ) )
16	15	eleq1d 2262	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( x e. NN /\ q e. Prime ) -> ( ( ( M ` x ) ` q ) e. NN <-> ( q pCnt x ) e. NN ) )
17		prmz 12249	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( q e. Prime -> q e. ZZ )
18		id 19	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x e. NN -> x e. NN )
19		dvdsle 11986	. . . . . . . . . . . . 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 12459	. . . . . . . . . . . . 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 12248	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( q e. Prime -> q e. NN )
24		nnuz 9628	. . . . . . . . . . . . . 14 |- NN = ( ZZ>= ` 1 )
25	23, 24	eleqtrdi 2286	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( q e. Prime -> q e. ( ZZ>= ` 1 ) )
26		elfz5 10083	. . . . . . . . . . . . 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 3185	. . . . . . 7 |- ( x e. NN -> ( `' ( M ` x ) " NN ) C_ ( 1 ... x ) )
33		elfznn 10120	. . . . . . . . . . . . . 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 12268	. . . . . . . . . . . . 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 5694	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ j e. Prime ) -> ( ( M ` x ) ` j ) e. NN0 )
41	40	nn0zd 9437	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ j e. Prime ) -> ( ( M ` x ) ` j ) e. ZZ )
42		elnndc 9677	. . . . . . . . . . . 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 936	. . . . . . . . . . 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 933	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) /\ -. j e. Prime ) -> -. ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) )
48	47	olcd 735	. . . . . . . . . . 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 836	. . . . . . . . . . 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 837	. . . . . . . . . . 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 799	. . . . . . . . 9 |- ( ( x e. NN /\ j e. ( 1 ... x ) ) -> DECID ( j e. Prime /\ ( ( M ` x ) ` j ) e. NN ) )
54		elpreima 5677	. . . . . . . . . . . 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 839	. . . . . . . . . 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 2567	. . . . . . 7 |- ( x e. NN -> A. j e. ( 1 ... x )DECID j e. ( `' ( M ` x ) " NN ) )
60		ssfidc 6991	. . . . . . 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 1249	. . . . . 6 |- ( x e. NN -> ( `' ( M ` x ) " NN ) e. Fin )
62		cnveq 4836	. . . . . . . . 9 |- ( e = ( M ` x ) -> `' e = `' ( M ` x ) )
63	62	imaeq1d 5004	. . . . . . . 8 |- ( e = ( M ` x ) -> ( `' e " NN ) = ( `' ( M ` x ) " NN ) )
64	63	eleq1d 2262	. . . . . . 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 2919	. . . . . 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 2547	. . . 4 |- A. x e. NN ( M ` x ) e. R
69		ffnfv 5716	. . . 4 |- ( M : NN --> R <-> ( M Fn NN /\ A. x e. NN ( M ` x ) e. R ) )
70	4, 68, 69	mpbir2an 944	. . 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 12502	. . . . . . . . 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 2208	. . . . . . 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 2490	. . . . . 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 12503	. . . . . . 7 |- ( y e. NN -> ( M ` y ) : Prime --> NN0 )
77		ffn 5403	. . . . . . . 8 |- ( ( M ` y ) : Prime --> NN0 -> ( M ` y ) Fn Prime )
78		eqfnfv 5655	. . . . . . . 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 9247	. . . . . . 7 |- ( x e. NN -> x e. NN0 )
82		nnnn0 9247	. . . . . . 7 |- ( y e. NN -> y e. NN0 )
83		pc11 12469	. . . . . . 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 2580	. . 3 |- A. x e. NN A. y e. NN ( ( M ` x ) = ( M ` y ) -> x = y )
88		dff13 5811	. . 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 944	. 2 |- M : NN -1-1-> R
90		eqid 2193	. . . . . 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 4836	. . . . . . . . . . . 12 |- ( e = f -> `' e = `' f )
92	91	imaeq1d 5004	. . . . . . . . . . 11 |- ( e = f -> ( `' e " NN ) = ( `' f " NN ) )
93	92	eleq1d 2262	. . . . . . . . . 10 |- ( e = f -> ( ( `' e " NN ) e. Fin <-> ( `' f " NN ) e. Fin ) )
94	93, 65	elrab2 2919	. . . . . . . . 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 6731	. . . . . . . 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 8997	. . . . . 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 8995	. . . . . . . . . 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 8155	. . . . . . . . . . 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 8995	. . . . . . . . . 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 8949	. . . . . . . . . 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 8442	. . . . . . . . 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 9438	. . . . . . . . . 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 9363	. . . . . . . . . 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 5403	. . . . . . . . . . 11 |- ( f : Prime --> NN0 -> f Fn Prime )
119		elpreima 5677	. . . . . . . . . . 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 4032	. . . . . . . . . . 11 |- ( k = q -> ( k <_ y <-> q <_ y ) )
123	122	rspccv 2861	. . . . . . . . . 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 664	. . . . . . 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 5694	. . . . . . . . 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 9242	. . . . . . . . 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 725	. . . . . . 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 12504	. . . . 5 |- ( ( ( f e. R /\ y e. NN ) /\ A. k e. ( `' f " NN ) k <_ y ) -> E. x e. NN f = ( M ` x ) )
133		cnvimass 5028	. . . . . . 7 |- ( `' f " NN ) C_ dom f
134	97	fdmd 5410	. . . . . . . 8 |- ( f e. R -> dom f = Prime )
135		prmssnn 12250	. . . . . . . 8 |- Prime C_ NN
136	134, 135	eqsstrdi 3231	. . . . . . 7 |- ( f e. R -> dom f C_ NN )
137	133, 136	sstrid 3190	. . . . . 6 |- ( f e. R -> ( `' f " NN ) C_ NN )
138	94	simprbi 275	. . . . . 6 |- ( f e. R -> ( `' f " NN ) e. Fin )
139		fiubnn 10901	. . . . . 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 2637	. . . 4 |- ( f e. R -> E. x e. NN f = ( M ` x ) )
142	141	rgen 2547	. . 3 |- A. f e. R E. x e. NN f = ( M ` x )
143		dffo3 5705	. . 3 |- ( M : NN -onto-> R <-> ( M : NN --> R /\ A. f e. R E. x e. NN f = ( M ` x ) ) )
144	70, 142, 143	mpbir2an 944	. 2 |- M : NN -onto-> R
145		df-f1o 5261	. 2 |- ( M : NN -1-1-onto-> R <-> ( M : NN -1-1-> R /\ M : NN -onto-> R ) )
146	89, 144, 145	mpbir2an 944	1 |- M : NN -1-1-onto-> R

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   \/ wo 709  DECID wdc 835   = wceq 1364   e. wcel 2164   A.wral 2472   E.wrex 2473   {crab 2476   C_ wss 3153   ifcif 3557   class class class wbr 4029   |-> cmpt 4090   `'ccnv 4658   dom cdm 4659   "cima 4662   Fn wfn 5249   -->wf 5250   -1-1->wf1 5251   -onto->wfo 5252   -1-1-onto->wf1o 5253   ` cfv 5254  (class class class)co 5918   ^m cmap 6702   Fincfn 6794   RRcr 7871   0cc0 7872   1c1 7873   + caddc 7875   < clt 8054   <_ cle 8055   NNcn 8982   NN0cn0 9240   ZZcz 9317   ZZ>=cuz 9592   ...cfz 10074   ^cexp 10609   || cdvds 11930   Primecprime 12245   pCnt cpc 12422

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 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4144  ax-sep 4147  ax-nul 4155  ax-pow 4203  ax-pr 4238  ax-un 4464  ax-setind 4569  ax-iinf 4620  ax-cnex 7963  ax-resscn 7964  ax-1cn 7965  ax-1re 7966  ax-icn 7967  ax-addcl 7968  ax-addrcl 7969  ax-mulcl 7970  ax-mulrcl 7971  ax-addcom 7972  ax-mulcom 7973  ax-addass 7974  ax-mulass 7975  ax-distr 7976  ax-i2m1 7977  ax-0lt1 7978  ax-1rid 7979  ax-0id 7980  ax-rnegex 7981  ax-precex 7982  ax-cnre 7983  ax-pre-ltirr 7984  ax-pre-ltwlin 7985  ax-pre-lttrn 7986  ax-pre-apti 7987  ax-pre-ltadd 7988  ax-pre-mulgt0 7989  ax-pre-mulext 7990  ax-arch 7991  ax-caucvg 7992

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 832  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rmo 2480  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2986  df-csb 3081  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-nul 3447  df-if 3558  df-pw 3603  df-sn 3624  df-pr 3625  df-op 3627  df-uni 3836  df-int 3871  df-iun 3914  df-br 4030  df-opab 4091  df-mpt 4092  df-tr 4128  df-id 4324  df-po 4327  df-iso 4328  df-iord 4397  df-on 4399  df-ilim 4400  df-suc 4402  df-iom 4623  df-xp 4665  df-rel 4666  df-cnv 4667  df-co 4668  df-dm 4669  df-rn 4670  df-res 4671  df-ima 4672  df-iota 5215  df-fun 5256  df-fn 5257  df-f 5258  df-f1 5259  df-fo 5260  df-f1o 5261  df-fv 5262  df-isom 5263  df-riota 5873  df-ov 5921  df-oprab 5922  df-mpo 5923  df-1st 6193  df-2nd 6194  df-recs 6358  df-frec 6444  df-1o 6469  df-2o 6470  df-er 6587  df-map 6704  df-en 6795  df-fin 6797  df-sup 7043  df-inf 7044  df-pnf 8056  df-mnf 8057  df-xr 8058  df-ltxr 8059  df-le 8060  df-sub 8192  df-neg 8193  df-reap 8594  df-ap 8601  df-div 8692  df-inn 8983  df-2 9041  df-3 9042  df-4 9043  df-n0 9241  df-xnn0 9304  df-z 9318  df-uz 9593  df-q 9685  df-rp 9720  df-fz 10075  df-fzo 10209  df-fl 10339  df-mod 10394  df-seqfrec 10519  df-exp 10610  df-cj 10986  df-re 10987  df-im 10988  df-rsqrt 11142  df-abs 11143  df-dvds 11931  df-gcd 12080  df-prm 12246  df-pc 12423

This theorem is referenced by:  1arith2  12506