Theorem dvdsfac 11820

Description: A positive integer divides any greater factorial. (Contributed by Paul Chapman, 28-Nov-2012.)

Assertion

Ref	Expression
dvdsfac	|- ( ( K e. NN /\ N e. ( ZZ>= ` K ) ) -> K || ( ! ` N ) )

Proof of Theorem dvdsfac

Dummy variables x y are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fveq2 5496	. . . . 5 |- ( x = K -> ( ! ` x ) = ( ! ` K ) )
2	1	breq2d 4001	. . . 4 |- ( x = K -> ( K || ( ! ` x ) <-> K || ( ! ` K ) ) )
3	2	imbi2d 229	. . 3 |- ( x = K -> ( ( K e. NN -> K || ( ! ` x ) ) <-> ( K e. NN -> K || ( ! ` K ) ) ) )
4		fveq2 5496	. . . . 5 |- ( x = y -> ( ! ` x ) = ( ! ` y ) )
5	4	breq2d 4001	. . . 4 |- ( x = y -> ( K || ( ! ` x ) <-> K || ( ! ` y ) ) )
6	5	imbi2d 229	. . 3 |- ( x = y -> ( ( K e. NN -> K || ( ! ` x ) ) <-> ( K e. NN -> K || ( ! ` y ) ) ) )
7		fveq2 5496	. . . . 5 |- ( x = ( y + 1 ) -> ( ! ` x ) = ( ! ` ( y + 1 ) ) )
8	7	breq2d 4001	. . . 4 |- ( x = ( y + 1 ) -> ( K || ( ! ` x ) <-> K || ( ! ` ( y + 1 ) ) ) )
9	8	imbi2d 229	. . 3 |- ( x = ( y + 1 ) -> ( ( K e. NN -> K || ( ! ` x ) ) <-> ( K e. NN -> K || ( ! ` ( y + 1 ) ) ) ) )
10		fveq2 5496	. . . . 5 |- ( x = N -> ( ! ` x ) = ( ! ` N ) )
11	10	breq2d 4001	. . . 4 |- ( x = N -> ( K || ( ! ` x ) <-> K || ( ! ` N ) ) )
12	11	imbi2d 229	. . 3 |- ( x = N -> ( ( K e. NN -> K || ( ! ` x ) ) <-> ( K e. NN -> K || ( ! ` N ) ) ) )
13		nnm1nn0 9176	. . . . . . . 8 |- ( K e. NN -> ( K - 1 ) e. NN0 )
14		faccl 10669	. . . . . . . 8 |- ( ( K - 1 ) e. NN0 -> ( ! ` ( K - 1 ) ) e. NN )
15	13, 14	syl 14	. . . . . . 7 |- ( K e. NN -> ( ! ` ( K - 1 ) ) e. NN )
16	15	nnzd 9333	. . . . . 6 |- ( K e. NN -> ( ! ` ( K - 1 ) ) e. ZZ )
17		nnz 9231	. . . . . 6 |- ( K e. NN -> K e. ZZ )
18		dvdsmul2 11776	. . . . . 6 |- ( ( ( ! ` ( K - 1 ) ) e. ZZ /\ K e. ZZ ) -> K || ( ( ! ` ( K - 1 ) ) x. K ) )
19	16, 17, 18	syl2anc 409	. . . . 5 |- ( K e. NN -> K || ( ( ! ` ( K - 1 ) ) x. K ) )
20		facnn2 10668	. . . . 5 |- ( K e. NN -> ( ! ` K ) = ( ( ! ` ( K - 1 ) ) x. K ) )
21	19, 20	breqtrrd 4017	. . . 4 |- ( K e. NN -> K || ( ! ` K ) )
22	21	a1i 9	. . 3 |- ( K e. ZZ -> ( K e. NN -> K || ( ! ` K ) ) )
23	17	adantl 275	. . . . . . 7 |- ( ( y e. ( ZZ>= ` K ) /\ K e. NN ) -> K e. ZZ )
24		elnnuz 9523	. . . . . . . . . . . 12 |- ( K e. NN <-> K e. ( ZZ>= ` 1 ) )
25		uztrn 9503	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( y e. ( ZZ>= ` K ) /\ K e. ( ZZ>= ` 1 ) ) -> y e. ( ZZ>= ` 1 ) )
26	24, 25	sylan2b 285	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( y e. ( ZZ>= ` K ) /\ K e. NN ) -> y e. ( ZZ>= ` 1 ) )
27		elnnuz 9523	. . . . . . . . . . 11 |- ( y e. NN <-> y e. ( ZZ>= ` 1 ) )
28	26, 27	sylibr 133	. . . . . . . . . 10 |- ( ( y e. ( ZZ>= ` K ) /\ K e. NN ) -> y e. NN )
29	28	nnnn0d 9188	. . . . . . . . 9 |- ( ( y e. ( ZZ>= ` K ) /\ K e. NN ) -> y e. NN0 )
30		faccl 10669	. . . . . . . . 9 |- ( y e. NN0 -> ( ! ` y ) e. NN )
31	29, 30	syl 14	. . . . . . . 8 |- ( ( y e. ( ZZ>= ` K ) /\ K e. NN ) -> ( ! ` y ) e. NN )
32	31	nnzd 9333	. . . . . . 7 |- ( ( y e. ( ZZ>= ` K ) /\ K e. NN ) -> ( ! ` y ) e. ZZ )
33	28	nnzd 9333	. . . . . . . 8 |- ( ( y e. ( ZZ>= ` K ) /\ K e. NN ) -> y e. ZZ )
34	33	peano2zd 9337	. . . . . . 7 |- ( ( y e. ( ZZ>= ` K ) /\ K e. NN ) -> ( y + 1 ) e. ZZ )
35		dvdsmultr1 11793	. . . . . . 7 |- ( ( K e. ZZ /\ ( ! ` y ) e. ZZ /\ ( y + 1 ) e. ZZ ) -> ( K || ( ! ` y ) -> K || ( ( ! ` y ) x. ( y + 1 ) ) ) )
36	23, 32, 34, 35	syl3anc 1233	. . . . . 6 |- ( ( y e. ( ZZ>= ` K ) /\ K e. NN ) -> ( K || ( ! ` y ) -> K || ( ( ! ` y ) x. ( y + 1 ) ) ) )
37		facp1 10664	. . . . . . . 8 |- ( y e. NN0 -> ( ! ` ( y + 1 ) ) = ( ( ! ` y ) x. ( y + 1 ) ) )
38	29, 37	syl 14	. . . . . . 7 |- ( ( y e. ( ZZ>= ` K ) /\ K e. NN ) -> ( ! ` ( y + 1 ) ) = ( ( ! ` y ) x. ( y + 1 ) ) )
39	38	breq2d 4001	. . . . . 6 |- ( ( y e. ( ZZ>= ` K ) /\ K e. NN ) -> ( K || ( ! ` ( y + 1 ) ) <-> K || ( ( ! ` y ) x. ( y + 1 ) ) ) )
40	36, 39	sylibrd 168	. . . . 5 |- ( ( y e. ( ZZ>= ` K ) /\ K e. NN ) -> ( K || ( ! ` y ) -> K || ( ! ` ( y + 1 ) ) ) )
41	40	ex 114	. . . 4 |- ( y e. ( ZZ>= ` K ) -> ( K e. NN -> ( K || ( ! ` y ) -> K || ( ! ` ( y + 1 ) ) ) ) )
42	41	a2d 26	. . 3 |- ( y e. ( ZZ>= ` K ) -> ( ( K e. NN -> K || ( ! ` y ) ) -> ( K e. NN -> K || ( ! ` ( y + 1 ) ) ) ) )
43	3, 6, 9, 12, 22, 42	uzind4 9547	. 2 |- ( N e. ( ZZ>= ` K ) -> ( K e. NN -> K || ( ! ` N ) ) )
44	43	impcom 124	1 |- ( ( K e. NN /\ N e. ( ZZ>= ` K ) ) -> K || ( ! ` N ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 103   = wceq 1348   e. wcel 2141   class class class wbr 3989   ` cfv 5198  (class class class)co 5853   1c1 7775   + caddc 7777   x. cmul 7779   - cmin 8090   NNcn 8878   NN0cn0 9135   ZZcz 9212   ZZ>=cuz 9487   !cfa 10659   || cdvds 11749

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 609  ax-in2 610  ax-io 704  ax-5 1440  ax-7 1441  ax-gen 1442  ax-ie1 1486  ax-ie2 1487  ax-8 1497  ax-10 1498  ax-11 1499  ax-i12 1500  ax-bndl 1502  ax-4 1503  ax-17 1519  ax-i9 1523  ax-ial 1527  ax-i5r 1528  ax-13 2143  ax-14 2144  ax-ext 2152  ax-coll 4104  ax-sep 4107  ax-nul 4115  ax-pow 4160  ax-pr 4194  ax-un 4418  ax-setind 4521  ax-iinf 4572  ax-cnex 7865  ax-resscn 7866  ax-1cn 7867  ax-1re 7868  ax-icn 7869  ax-addcl 7870  ax-addrcl 7871  ax-mulcl 7872  ax-mulrcl 7873  ax-addcom 7874  ax-mulcom 7875  ax-addass 7876  ax-mulass 7877  ax-distr 7878  ax-i2m1 7879  ax-0lt1 7880  ax-1rid 7881  ax-0id 7882  ax-rnegex 7883  ax-cnre 7885  ax-pre-ltirr 7886  ax-pre-ltwlin 7887  ax-pre-lttrn 7888  ax-pre-ltadd 7890

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1351  df-fal 1354  df-nf 1454  df-sb 1756  df-eu 2022  df-mo 2023  df-clab 2157  df-cleq 2163  df-clel 2166  df-nfc 2301  df-ne 2341  df-nel 2436  df-ral 2453  df-rex 2454  df-reu 2455  df-rab 2457  df-v 2732  df-sbc 2956  df-csb 3050  df-dif 3123  df-un 3125  df-in 3127  df-ss 3134  df-nul 3415  df-pw 3568  df-sn 3589  df-pr 3590  df-op 3592  df-uni 3797  df-int 3832  df-iun 3875  df-br 3990  df-opab 4051  df-mpt 4052  df-tr 4088  df-id 4278  df-iord 4351  df-on 4353  df-ilim 4354  df-suc 4356  df-iom 4575  df-xp 4617  df-rel 4618  df-cnv 4619  df-co 4620  df-dm 4621  df-rn 4622  df-res 4623  df-ima 4624  df-iota 5160  df-fun 5200  df-fn 5201  df-f 5202  df-f1 5203  df-fo 5204  df-f1o 5205  df-fv 5206  df-riota 5809  df-ov 5856  df-oprab 5857  df-mpo 5858  df-1st 6119  df-2nd 6120  df-recs 6284  df-frec 6370  df-pnf 7956  df-mnf 7957  df-xr 7958  df-ltxr 7959  df-le 7960  df-sub 8092  df-neg 8093  df-inn 8879  df-n0 9136  df-z 9213  df-uz 9488  df-seqfrec 10402  df-fac 10660  df-dvds 11750

This theorem is referenced by:  prmunb  12314