Theorem 2lgslem1c 15611

Description: Lemma 3 for 2lgslem1 15612. (Contributed by AV, 19-Jun-2021.)

Assertion

Ref	Expression
2lgslem1c	|- ( ( P e. Prime /\ -. 2 || P ) -> ( |_ ` ( P / 4 ) ) <_ ( ( P - 1 ) / 2 ) )

Proof of Theorem 2lgslem1c

Dummy variable n is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		prmnn 12476	. . . 4 |- ( P e. Prime -> P e. NN )
2		nnnn0 9309	. . . 4 |- ( P e. NN -> P e. NN0 )
3		oddnn02np1 12235	. . . 4 |- ( P e. NN0 -> ( -. 2 || P <-> E. n e. NN0 ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P ) )
4	1, 2, 3	3syl 17	. . 3 |- ( P e. Prime -> ( -. 2 || P <-> E. n e. NN0 ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P ) )
5		iftrue 3577	. . . . . . . . . 10 |- ( 2 || n -> if ( 2 || n , ( n / 2 ) , ( ( n - 1 ) / 2 ) ) = ( n / 2 ) )
6	5	adantr 276	. . . . . . . . 9 |- ( ( 2 || n /\ n e. NN0 ) -> if ( 2 || n , ( n / 2 ) , ( ( n - 1 ) / 2 ) ) = ( n / 2 ) )
7		2nn 9205	. . . . . . . . . . 11 |- 2 e. NN
8		nn0ledivnn 9896	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( n e. NN0 /\ 2 e. NN ) -> ( n / 2 ) <_ n )
9	7, 8	mpan2 425	. . . . . . . . . 10 |- ( n e. NN0 -> ( n / 2 ) <_ n )
10	9	adantl 277	. . . . . . . . 9 |- ( ( 2 || n /\ n e. NN0 ) -> ( n / 2 ) <_ n )
11	6, 10	eqbrtrd 4069	. . . . . . . 8 |- ( ( 2 || n /\ n e. NN0 ) -> if ( 2 || n , ( n / 2 ) , ( ( n - 1 ) / 2 ) ) <_ n )
12	11	expcom 116	. . . . . . 7 |- ( n e. NN0 -> ( 2 || n -> if ( 2 || n , ( n / 2 ) , ( ( n - 1 ) / 2 ) ) <_ n ) )
13		iffalse 3580	. . . . . . . . . 10 |- ( -. 2 || n -> if ( 2 || n , ( n / 2 ) , ( ( n - 1 ) / 2 ) ) = ( ( n - 1 ) / 2 ) )
14	13	adantr 276	. . . . . . . . 9 |- ( ( -. 2 || n /\ n e. NN0 ) -> if ( 2 || n , ( n / 2 ) , ( ( n - 1 ) / 2 ) ) = ( ( n - 1 ) / 2 ) )
15		nn0re 9311	. . . . . . . . . . . 12 |- ( n e. NN0 -> n e. RR )
16		peano2rem 8346	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( n e. RR -> ( n - 1 ) e. RR )
17	16	rehalfcld 9291	. . . . . . . . . . . 12 |- ( n e. RR -> ( ( n - 1 ) / 2 ) e. RR )
18	15, 17	syl 14	. . . . . . . . . . 11 |- ( n e. NN0 -> ( ( n - 1 ) / 2 ) e. RR )
19	15	rehalfcld 9291	. . . . . . . . . . 11 |- ( n e. NN0 -> ( n / 2 ) e. RR )
20	15	lem1d 9013	. . . . . . . . . . . 12 |- ( n e. NN0 -> ( n - 1 ) <_ n )
21	15, 16	syl 14	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( n e. NN0 -> ( n - 1 ) e. RR )
22		2re 9113	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- 2 e. RR
23		2pos 9134	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- 0 < 2
24	22, 23	pm3.2i 272	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( 2 e. RR /\ 0 < 2 )
25	24	a1i 9	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( n e. NN0 -> ( 2 e. RR /\ 0 < 2 ) )
26		lediv1 8949	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( n - 1 ) e. RR /\ n e. RR /\ ( 2 e. RR /\ 0 < 2 ) ) -> ( ( n - 1 ) <_ n <-> ( ( n - 1 ) / 2 ) <_ ( n / 2 ) ) )
27	21, 15, 25, 26	syl3anc 1250	. . . . . . . . . . . 12 |- ( n e. NN0 -> ( ( n - 1 ) <_ n <-> ( ( n - 1 ) / 2 ) <_ ( n / 2 ) ) )
28	20, 27	mpbid 147	. . . . . . . . . . 11 |- ( n e. NN0 -> ( ( n - 1 ) / 2 ) <_ ( n / 2 ) )
29	18, 19, 15, 28, 9	letrd 8203	. . . . . . . . . 10 |- ( n e. NN0 -> ( ( n - 1 ) / 2 ) <_ n )
30	29	adantl 277	. . . . . . . . 9 |- ( ( -. 2 || n /\ n e. NN0 ) -> ( ( n - 1 ) / 2 ) <_ n )
31	14, 30	eqbrtrd 4069	. . . . . . . 8 |- ( ( -. 2 || n /\ n e. NN0 ) -> if ( 2 || n , ( n / 2 ) , ( ( n - 1 ) / 2 ) ) <_ n )
32	31	expcom 116	. . . . . . 7 |- ( n e. NN0 -> ( -. 2 || n -> if ( 2 || n , ( n / 2 ) , ( ( n - 1 ) / 2 ) ) <_ n ) )
33		nn0z 9399	. . . . . . . 8 |- ( n e. NN0 -> n e. ZZ )
34		zeo3 12223	. . . . . . . 8 |- ( n e. ZZ -> ( 2 || n \/ -. 2 || n ) )
35	33, 34	syl 14	. . . . . . 7 |- ( n e. NN0 -> ( 2 || n \/ -. 2 || n ) )
36	12, 32, 35	mpjaod 720	. . . . . 6 |- ( n e. NN0 -> if ( 2 || n , ( n / 2 ) , ( ( n - 1 ) / 2 ) ) <_ n )
37	36	ad2antlr 489	. . . . 5 |- ( ( ( P e. Prime /\ n e. NN0 ) /\ ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P ) -> if ( 2 || n , ( n / 2 ) , ( ( n - 1 ) / 2 ) ) <_ n )
38	33	adantl 277	. . . . . 6 |- ( ( P e. Prime /\ n e. NN0 ) -> n e. ZZ )
39		eqcom 2208	. . . . . . 7 |- ( ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P <-> P = ( ( 2 x. n ) + 1 ) )
40	39	biimpi 120	. . . . . 6 |- ( ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P -> P = ( ( 2 x. n ) + 1 ) )
41		flodddiv4 12291	. . . . . 6 |- ( ( n e. ZZ /\ P = ( ( 2 x. n ) + 1 ) ) -> ( |_ ` ( P / 4 ) ) = if ( 2 || n , ( n / 2 ) , ( ( n - 1 ) / 2 ) ) )
42	38, 40, 41	syl2an 289	. . . . 5 |- ( ( ( P e. Prime /\ n e. NN0 ) /\ ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P ) -> ( |_ ` ( P / 4 ) ) = if ( 2 || n , ( n / 2 ) , ( ( n - 1 ) / 2 ) ) )
43		oveq1 5958	. . . . . . . . . 10 |- ( P = ( ( 2 x. n ) + 1 ) -> ( P - 1 ) = ( ( ( 2 x. n ) + 1 ) - 1 ) )
44	43	eqcoms 2209	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P -> ( P - 1 ) = ( ( ( 2 x. n ) + 1 ) - 1 ) )
45	44	adantl 277	. . . . . . . 8 |- ( ( ( P e. Prime /\ n e. NN0 ) /\ ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P ) -> ( P - 1 ) = ( ( ( 2 x. n ) + 1 ) - 1 ) )
46		2nn0 9319	. . . . . . . . . . . . 13 |- 2 e. NN0
47	46	a1i 9	. . . . . . . . . . . 12 |- ( n e. NN0 -> 2 e. NN0 )
48		id 19	. . . . . . . . . . . 12 |- ( n e. NN0 -> n e. NN0 )
49	47, 48	nn0mulcld 9360	. . . . . . . . . . 11 |- ( n e. NN0 -> ( 2 x. n ) e. NN0 )
50	49	nn0cnd 9357	. . . . . . . . . 10 |- ( n e. NN0 -> ( 2 x. n ) e. CC )
51		pncan1 8456	. . . . . . . . . 10 |- ( ( 2 x. n ) e. CC -> ( ( ( 2 x. n ) + 1 ) - 1 ) = ( 2 x. n ) )
52	50, 51	syl 14	. . . . . . . . 9 |- ( n e. NN0 -> ( ( ( 2 x. n ) + 1 ) - 1 ) = ( 2 x. n ) )
53	52	ad2antlr 489	. . . . . . . 8 |- ( ( ( P e. Prime /\ n e. NN0 ) /\ ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P ) -> ( ( ( 2 x. n ) + 1 ) - 1 ) = ( 2 x. n ) )
54	45, 53	eqtrd 2239	. . . . . . 7 |- ( ( ( P e. Prime /\ n e. NN0 ) /\ ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P ) -> ( P - 1 ) = ( 2 x. n ) )
55	54	oveq1d 5966	. . . . . 6 |- ( ( ( P e. Prime /\ n e. NN0 ) /\ ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P ) -> ( ( P - 1 ) / 2 ) = ( ( 2 x. n ) / 2 ) )
56		nn0cn 9312	. . . . . . . 8 |- ( n e. NN0 -> n e. CC )
57		2cnd 9116	. . . . . . . 8 |- ( n e. NN0 -> 2 e. CC )
58		2ap0 9136	. . . . . . . . 9 |- 2 # 0
59	58	a1i 9	. . . . . . . 8 |- ( n e. NN0 -> 2 # 0 )
60	56, 57, 59	divcanap3d 8875	. . . . . . 7 |- ( n e. NN0 -> ( ( 2 x. n ) / 2 ) = n )
61	60	ad2antlr 489	. . . . . 6 |- ( ( ( P e. Prime /\ n e. NN0 ) /\ ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P ) -> ( ( 2 x. n ) / 2 ) = n )
62	55, 61	eqtrd 2239	. . . . 5 |- ( ( ( P e. Prime /\ n e. NN0 ) /\ ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P ) -> ( ( P - 1 ) / 2 ) = n )
63	37, 42, 62	3brtr4d 4079	. . . 4 |- ( ( ( P e. Prime /\ n e. NN0 ) /\ ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P ) -> ( |_ ` ( P / 4 ) ) <_ ( ( P - 1 ) / 2 ) )
64	63	rexlimdva2 2627	. . 3 |- ( P e. Prime -> ( E. n e. NN0 ( ( 2 x. n ) + 1 ) = P -> ( |_ ` ( P / 4 ) ) <_ ( ( P - 1 ) / 2 ) ) )
65	4, 64	sylbid 150	. 2 |- ( P e. Prime -> ( -. 2 || P -> ( |_ ` ( P / 4 ) ) <_ ( ( P - 1 ) / 2 ) ) )
66	65	imp 124	1 |- ( ( P e. Prime /\ -. 2 || P ) -> ( |_ ` ( P / 4 ) ) <_ ( ( P - 1 ) / 2 ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   \/ wo 710   = wceq 1373   e. wcel 2177   E.wrex 2486   ifcif 3572   class class class wbr 4047   ` cfv 5276  (class class class)co 5951   CCcc 7930   RRcr 7931   0cc0 7932   1c1 7933   + caddc 7935   x. cmul 7937   < clt 8114   <_ cle 8115   - cmin 8250   # cap 8661   / cdiv 8752   NNcn 9043   2c2 9094   4c4 9096   NN0cn0 9302   ZZcz 9379   |_cfl 10418   || cdvds 12142   Primecprime 12473

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 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-13 2179  ax-14 2180  ax-ext 2188  ax-sep 4166  ax-pow 4222  ax-pr 4257  ax-un 4484  ax-setind 4589  ax-cnex 8023  ax-resscn 8024  ax-1cn 8025  ax-1re 8026  ax-icn 8027  ax-addcl 8028  ax-addrcl 8029  ax-mulcl 8030  ax-mulrcl 8031  ax-addcom 8032  ax-mulcom 8033  ax-addass 8034  ax-mulass 8035  ax-distr 8036  ax-i2m1 8037  ax-0lt1 8038  ax-1rid 8039  ax-0id 8040  ax-rnegex 8041  ax-precex 8042  ax-cnre 8043  ax-pre-ltirr 8044  ax-pre-ltwlin 8045  ax-pre-lttrn 8046  ax-pre-apti 8047  ax-pre-ltadd 8048  ax-pre-mulgt0 8049  ax-pre-mulext 8050  ax-arch 8051

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 982  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-xor 1396  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058  df-mo 2059  df-clab 2193  df-cleq 2199  df-clel 2202  df-nfc 2338  df-ne 2378  df-nel 2473  df-ral 2490  df-rex 2491  df-reu 2492  df-rmo 2493  df-rab 2494  df-v 2775  df-sbc 3000  df-csb 3095  df-dif 3169  df-un 3171  df-in 3173  df-ss 3180  df-if 3573  df-pw 3619  df-sn 3640  df-pr 3641  df-op 3643  df-uni 3853  df-int 3888  df-iun 3931  df-br 4048  df-opab 4110  df-mpt 4111  df-id 4344  df-po 4347  df-iso 4348  df-xp 4685  df-rel 4686  df-cnv 4687  df-co 4688  df-dm 4689  df-rn 4690  df-res 4691  df-ima 4692  df-iota 5237  df-fun 5278  df-fn 5279  df-f 5280  df-fv 5284  df-riota 5906  df-ov 5954  df-oprab 5955  df-mpo 5956  df-1st 6233  df-2nd 6234  df-pnf 8116  df-mnf 8117  df-xr 8118  df-ltxr 8119  df-le 8120  df-sub 8252  df-neg 8253  df-reap 8655  df-ap 8662  df-div 8753  df-inn 9044  df-2 9102  df-3 9103  df-4 9104  df-n0 9303  df-z 9380  df-q 9748  df-rp 9783  df-fl 10420  df-dvds 12143  df-prm 12474

This theorem is referenced by:  2lgslem1  15612