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Theorem isprm5lem 12838
Description: Lemma for isprm5 12839. The interesting direction (showing that one only needs to check prime divisors up to the square root of  P). (Contributed by Jim Kingdon, 20-Oct-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
isprm5lem.p  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
isprm5lem.z  |-  ( ph  ->  A. z  e.  Prime  ( ( z ^ 2 )  <_  P  ->  -.  z  ||  P ) )
isprm5lem.x  |-  ( ph  ->  X  e.  ( 2 ... ( P  - 
1 ) ) )
Assertion
Ref Expression
isprm5lem  |-  ( ph  ->  -.  X  ||  P
)
Distinct variable groups:    z, P    z, X
Allowed substitution hint:    ph( z)

Proof of Theorem isprm5lem
Dummy variables  w  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 isprm5lem.x . . 3  |-  ( ph  ->  X  e.  ( 2 ... ( P  - 
1 ) ) )
2 elfzuz 10355 . . 3  |-  ( X  e.  ( 2 ... ( P  -  1 ) )  ->  X  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
3 exprmfct 12835 . . 3  |-  ( X  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  E. y  e.  Prime  y  ||  X
)
41, 2, 33syl 17 . 2  |-  ( ph  ->  E. y  e.  Prime  y 
||  X )
5 simpr 110 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  ( y ^ 2 )  <_  P )  ->  ( y ^ 2 )  <_  P )
6 oveq1 6057 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  y  ->  (
z ^ 2 )  =  ( y ^
2 ) )
76breq1d 4119 . . . . . . 7  |-  ( z  =  y  ->  (
( z ^ 2 )  <_  P  <->  ( y ^ 2 )  <_  P ) )
8 breq1 4112 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  y  ->  (
z  ||  P  <->  y  ||  P ) )
98notbid 673 . . . . . . 7  |-  ( z  =  y  ->  ( -.  z  ||  P  <->  -.  y  ||  P ) )
107, 9imbi12d 234 . . . . . 6  |-  ( z  =  y  ->  (
( ( z ^
2 )  <_  P  ->  -.  z  ||  P
)  <->  ( ( y ^ 2 )  <_  P  ->  -.  y  ||  P ) ) )
11 isprm5lem.z . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A. z  e.  Prime  ( ( z ^ 2 )  <_  P  ->  -.  z  ||  P ) )
1211ad2antrr 488 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  ( y ^ 2 )  <_  P )  ->  A. z  e.  Prime  ( ( z ^ 2 )  <_  P  ->  -.  z  ||  P ) )
13 simplrl 537 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  ( y ^ 2 )  <_  P )  ->  y  e.  Prime )
1410, 12, 13rspcdva 2926 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  ( y ^ 2 )  <_  P )  ->  ( ( y ^
2 )  <_  P  ->  -.  y  ||  P
) )
155, 14mpd 13 . . . 4  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  ( y ^ 2 )  <_  P )  ->  -.  y  ||  P
)
16 prmz 12808 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  Prime  ->  y  e.  ZZ )
1716ad2antrl 490 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  -> 
y  e.  ZZ )
1817ad2antrr 488 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  ( y ^ 2 )  <_  P )  /\  X  ||  P )  ->  y  e.  ZZ )
19 elfzelz 10359 . . . . . . . 8  |-  ( X  e.  ( 2 ... ( P  -  1 ) )  ->  X  e.  ZZ )
201, 19syl 14 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  X  e.  ZZ )
2120ad2antrr 488 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  X  ||  P )  ->  X  e.  ZZ )
2221adantlr 477 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  ( y ^ 2 )  <_  P )  /\  X  ||  P )  ->  X  e.  ZZ )
23 isprm5lem.p . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
24 eluzelz 9863 . . . . . . . 8  |-  ( P  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  P  e.  ZZ )
2523, 24syl 14 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  ZZ )
2625ad2antrr 488 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  X  ||  P )  ->  P  e.  ZZ )
2726adantlr 477 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  ( y ^ 2 )  <_  P )  /\  X  ||  P )  ->  P  e.  ZZ )
28 simplrr 538 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  X  ||  P )  -> 
y  ||  X )
2928adantlr 477 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  ( y ^ 2 )  <_  P )  /\  X  ||  P )  ->  y  ||  X )
30 simpr 110 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  ( y ^ 2 )  <_  P )  /\  X  ||  P )  ->  X  ||  P )
3118, 22, 27, 29, 30dvdstrd 12516 . . . 4  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  ( y ^ 2 )  <_  P )  /\  X  ||  P )  ->  y  ||  P )
3215, 31mtand 671 . . 3  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  ( y ^ 2 )  <_  P )  ->  -.  X  ||  P
)
3317ad2antrr 488 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  ->  y  e.  ZZ )
3421adantlr 477 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  ->  X  e.  ZZ )
3525adantr 276 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  ->  P  e.  ZZ )
3635ad2antrr 488 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  ->  P  e.  ZZ )
3728adantlr 477 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  ->  y  ||  X )
38 simpr 110 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  ->  X  ||  P )
3933, 34, 36, 37, 38dvdstrd 12516 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  ->  y  ||  P )
4017adantr 276 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
y  e.  ZZ )
41 prmnn 12807 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( y  e.  Prime  ->  y  e.  NN )
4241nnne0d 9282 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  e.  Prime  ->  y  =/=  0 )
4342ad2antrl 490 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  -> 
y  =/=  0 )
4443adantr 276 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
y  =/=  0 )
4525ad2antrr 488 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  ->  P  e.  ZZ )
46 dvdsval2 12476 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( y  e.  ZZ  /\  y  =/=  0  /\  P  e.  ZZ )  ->  (
y  ||  P  <->  ( P  /  y )  e.  ZZ ) )
4740, 44, 45, 46syl3anc 1274 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( y  ||  P  <->  ( P  /  y )  e.  ZZ ) )
4847adantr 276 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  ->  (
y  ||  P  <->  ( P  /  y )  e.  ZZ ) )
4939, 48mpbid 147 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  ->  ( P  /  y )  e.  ZZ )
5040zred 9700 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
y  e.  RR )
5150recnd 8302 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
y  e.  CC )
5251mullidd 8292 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( 1  x.  y
)  =  y )
53 2nn 9399 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  2  e.  NN
54 fzssnn 10402 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( 2  e.  NN  ->  (
2 ... ( P  - 
1 ) )  C_  NN )
5553, 54ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( 2 ... ( P  - 
1 ) )  C_  NN
5655, 1sselid 3236 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  X  e.  NN )
5756ad2antrr 488 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  ->  X  e.  NN )
5857nnred 9250 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  ->  X  e.  RR )
5925zred 9700 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  P  e.  RR )
6059ad2antrr 488 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  ->  P  e.  RR )
61 simplrr 538 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
y  ||  X )
62 dvdsle 12530 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( y  e.  ZZ  /\  X  e.  NN )  ->  ( y  ||  X  ->  y  <_  X )
)
6340, 57, 62syl2anc 411 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( y  ||  X  ->  y  <_  X )
)
6461, 63mpd 13 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
y  <_  X )
65 elfzle2 10362 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( X  e.  ( 2 ... ( P  -  1 ) )  ->  X  <_  ( P  -  1 ) )
661, 65syl 14 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  X  <_  ( P  -  1 ) )
67 zltlem1 9635 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( X  e.  ZZ  /\  P  e.  ZZ )  ->  ( X  <  P  <->  X  <_  ( P  - 
1 ) ) )
6820, 25, 67syl2anc 411 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( X  <  P  <->  X  <_  ( P  - 
1 ) ) )
6966, 68mpbird 167 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  X  <  P )
7069ad2antrr 488 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  ->  X  <  P )
7150, 58, 60, 64, 70lelttrd 8398 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
y  <  P )
7252, 71eqbrtrd 4131 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( 1  x.  y
)  <  P )
73 1red 8289 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
1  e.  RR )
7441nnrpd 10027 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  e.  Prime  ->  y  e.  RR+ )
7574ad2antrl 490 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  -> 
y  e.  RR+ )
7675adantr 276 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
y  e.  RR+ )
7773, 60, 76ltmuldivd 10077 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( ( 1  x.  y )  <  P  <->  1  <  ( P  / 
y ) ) )
7872, 77mpbid 147 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
1  <  ( P  /  y ) )
7978adantr 276 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  ->  1  <  ( P  /  y
) )
80 eluz2b1 9933 . . . . . . 7  |-  ( ( P  /  y )  e.  ( ZZ>= `  2
)  <->  ( ( P  /  y )  e.  ZZ  /\  1  < 
( P  /  y
) ) )
8149, 79, 80sylanbrc 417 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  ->  ( P  /  y )  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
82 exprmfct 12835 . . . . . 6  |-  ( ( P  /  y )  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  E. w  e.  Prime  w  ||  ( P  /  y ) )
8381, 82syl 14 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  ->  E. w  e.  Prime  w  ||  ( P  /  y ) )
84 prmz 12808 . . . . . . . 8  |-  ( w  e.  Prime  ->  w  e.  ZZ )
8584ad2antrl 490 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  ->  w  e.  ZZ )
8649adantr 276 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( P  /  y
)  e.  ZZ )
8745ad2antrr 488 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  ->  P  e.  ZZ )
88 simprr 533 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  ->  w  ||  ( P  / 
y ) )
8939adantr 276 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
y  ||  P )
9044ad2antrr 488 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
y  =/=  0 )
91 divconjdvds 12535 . . . . . . . 8  |-  ( ( y  ||  P  /\  y  =/=  0 )  -> 
( P  /  y
)  ||  P )
9289, 90, 91syl2anc 411 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( P  /  y
)  ||  P )
9385, 86, 87, 88, 92dvdstrd 12516 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  ->  w  ||  P )
9485zred 9700 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  ->  w  e.  RR )
9594resqcld 11061 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( w ^ 2 )  e.  RR )
9660ad2antrr 488 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  ->  P  e.  RR )
9781adantr 276 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( P  /  y
)  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
98 eluz2nn 9898 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( P  /  y )  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( P  /  y )  e.  NN )
9997, 98syl 14 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( P  /  y
)  e.  NN )
10099nnred 9250 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( P  /  y
)  e.  RR )
101100resqcld 11061 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( ( P  / 
y ) ^ 2 )  e.  RR )
102 dvdsle 12530 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( w  e.  ZZ  /\  ( P  /  y
)  e.  NN )  ->  ( w  ||  ( P  /  y
)  ->  w  <_  ( P  /  y ) ) )
10385, 99, 102syl2anc 411 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( w  ||  ( P  /  y )  ->  w  <_  ( P  / 
y ) ) )
10488, 103mpd 13 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  ->  w  <_  ( P  / 
y ) )
105 prmnn 12807 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( w  e.  Prime  ->  w  e.  NN )
106105nnnn0d 9553 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( w  e.  Prime  ->  w  e. 
NN0 )
107106nn0ge0d 9556 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( w  e.  Prime  ->  0  <_  w )
108107ad2antrl 490 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
0  <_  w )
109 0red 8275 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
0  e.  RR )
110 1red 8289 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
1  e.  RR )
111 0le1 8755 . . . . . . . . . . . . 13  |-  0  <_  1
112111a1i 9 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
0  <_  1 )
11399nnge1d 9280 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
1  <_  ( P  /  y ) )
114109, 110, 100, 112, 113letrd 8397 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
0  <_  ( P  /  y ) )
11594, 100, 108, 114le2sqd 11067 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( w  <_  ( P  /  y )  <->  ( w ^ 2 )  <_ 
( ( P  / 
y ) ^ 2 ) ) )
116104, 115mpbid 147 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( w ^ 2 )  <_  ( ( P  /  y ) ^
2 ) )
11760recnd 8302 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  ->  P  e.  CC )
11841ad2antrl 490 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  -> 
y  e.  NN )
119118adantr 276 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
y  e.  NN )
120119nnap0d 9283 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
y #  0 )
121117, 51, 120sqdivapd 11048 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( ( P  / 
y ) ^ 2 )  =  ( ( P ^ 2 )  /  ( y ^
2 ) ) )
122117sqvald 11032 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( P ^ 2 )  =  ( P  x.  P ) )
12350resqcld 11061 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( y ^ 2 )  e.  RR )
124 eluz2nn 9898 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( P  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  P  e.  NN )
12523, 124syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  P  e.  NN )
126125nnrpd 10027 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  P  e.  RR+ )
127126ad2antrr 488 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  ->  P  e.  RR+ )
128 simpr 110 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  ->  P  <  ( y ^
2 ) )
12960, 123, 127, 128ltmul2dd 10086 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( P  x.  P
)  <  ( P  x.  ( y ^ 2 ) ) )
130122, 129eqbrtrd 4131 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( P ^ 2 )  <  ( P  x.  ( y ^
2 ) ) )
13160resqcld 11061 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( P ^ 2 )  e.  RR )
132119nnsqcld 11056 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( y ^ 2 )  e.  NN )
133132nnrpd 10027 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( y ^ 2 )  e.  RR+ )
134131, 60, 133ltdivmul2d 10082 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( ( ( P ^ 2 )  / 
( y ^ 2 ) )  <  P  <->  ( P ^ 2 )  <  ( P  x.  ( y ^ 2 ) ) ) )
135130, 134mpbird 167 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( ( P ^
2 )  /  (
y ^ 2 ) )  <  P )
136121, 135eqbrtrd 4131 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  -> 
( ( P  / 
y ) ^ 2 )  <  P )
137136ad2antrr 488 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( ( P  / 
y ) ^ 2 )  <  P )
13895, 101, 96, 116, 137lelttrd 8398 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( w ^ 2 )  <  P )
13995, 96, 138ltled 8392 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( w ^ 2 )  <_  P )
140 oveq1 6057 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  =  w  ->  (
z ^ 2 )  =  ( w ^
2 ) )
141140breq1d 4119 . . . . . . . . 9  |-  ( z  =  w  ->  (
( z ^ 2 )  <_  P  <->  ( w ^ 2 )  <_  P ) )
142 breq1 4112 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  =  w  ->  (
z  ||  P  <->  w  ||  P
) )
143142notbid 673 . . . . . . . . 9  |-  ( z  =  w  ->  ( -.  z  ||  P  <->  -.  w  ||  P ) )
144141, 143imbi12d 234 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  w  ->  (
( ( z ^
2 )  <_  P  ->  -.  z  ||  P
)  <->  ( ( w ^ 2 )  <_  P  ->  -.  w  ||  P
) ) )
14511ad4antr 494 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  ->  A. z  e.  Prime  ( ( z ^ 2 )  <_  P  ->  -.  z  ||  P ) )
146 simprl 531 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  ->  w  e.  Prime )
147144, 145, 146rspcdva 2926 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> 
( ( w ^
2 )  <_  P  ->  -.  w  ||  P
) )
148139, 147mpd 13 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  ->  -.  w  ||  P )
14993, 148pm2.21fal 1418 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  /\  (
w  e.  Prime  /\  w  ||  ( P  /  y
) ) )  -> F.  )
15083, 149rexlimddv 2665 . . . 4  |-  ( ( ( ( ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  < 
( y ^ 2 ) )  /\  X  ||  P )  -> F.  )
151150inegd 1417 . . 3  |-  ( ( ( ph  /\  (
y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  /\  P  <  ( y ^
2 ) )  ->  -.  X  ||  P )
152 zsqcl 10972 . . . . 5  |-  ( y  e.  ZZ  ->  (
y ^ 2 )  e.  ZZ )
15317, 152syl 14 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  -> 
( y ^ 2 )  e.  ZZ )
154 zlelttric 9622 . . . 4  |-  ( ( ( y ^ 2 )  e.  ZZ  /\  P  e.  ZZ )  ->  ( ( y ^
2 )  <_  P  \/  P  <  ( y ^ 2 ) ) )
155153, 35, 154syl2anc 411 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  -> 
( ( y ^
2 )  <_  P  \/  P  <  ( y ^ 2 ) ) )
15632, 151, 155mpjaodan 806 . 2  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  Prime  /\  y  ||  X ) )  ->  -.  X  ||  P )
1574, 156rexlimddv 2665 1  |-  ( ph  ->  -.  X  ||  P
)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    /\ wa 104    <-> wb 105    \/ wo 716   F. wfal 1403    e. wcel 2203    =/= wne 2412   A.wral 2520   E.wrex 2521    C_ wss 3211   class class class wbr 4109   ` cfv 5352  (class class class)co 6050   RRcr 8126   0cc0 8127   1c1 8128    x. cmul 8132    < clt 8308    <_ cle 8309    - cmin 8444    / cdiv 8946   NNcn 9237   2c2 9288   ZZcz 9577   ZZ>=cuz 9853   RR+crp 9986   ...cfz 10342   ^cexp 10900    || cdvds 12473   Primecprime 12804
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 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2205  ax-14 2206  ax-ext 2214  ax-coll 4225  ax-sep 4228  ax-nul 4236  ax-pow 4287  ax-pr 4322  ax-un 4554  ax-setind 4659  ax-iinf 4710  ax-cnex 8218  ax-resscn 8219  ax-1cn 8220  ax-1re 8221  ax-icn 8222  ax-addcl 8223  ax-addrcl 8224  ax-mulcl 8225  ax-mulrcl 8226  ax-addcom 8227  ax-mulcom 8228  ax-addass 8229  ax-mulass 8230  ax-distr 8231  ax-i2m1 8232  ax-0lt1 8233  ax-1rid 8234  ax-0id 8235  ax-rnegex 8236  ax-precex 8237  ax-cnre 8238  ax-pre-ltirr 8239  ax-pre-ltwlin 8240  ax-pre-lttrn 8241  ax-pre-apti 8242  ax-pre-ltadd 8243  ax-pre-mulgt0 8244  ax-pre-mulext 8245  ax-arch 8246  ax-caucvg 8247
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 839  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2083  df-mo 2084  df-clab 2219  df-cleq 2225  df-clel 2228  df-nfc 2373  df-ne 2413  df-nel 2508  df-ral 2525  df-rex 2526  df-reu 2527  df-rmo 2528  df-rab 2529  df-v 2815  df-sbc 3043  df-csb 3139  df-dif 3213  df-un 3215  df-in 3217  df-ss 3224  df-nul 3509  df-if 3621  df-pw 3671  df-sn 3695  df-pr 3696  df-op 3698  df-uni 3915  df-int 3950  df-iun 3993  df-br 4110  df-opab 4172  df-mpt 4173  df-tr 4209  df-id 4414  df-po 4417  df-iso 4418  df-iord 4487  df-on 4489  df-ilim 4490  df-suc 4492  df-iom 4713  df-xp 4755  df-rel 4756  df-cnv 4757  df-co 4758  df-dm 4759  df-rn 4760  df-res 4761  df-ima 4762  df-iota 5312  df-fun 5354  df-fn 5355  df-f 5356  df-f1 5357  df-fo 5358  df-f1o 5359  df-fv 5360  df-riota 6003  df-ov 6053  df-oprab 6054  df-mpo 6055  df-1st 6334  df-2nd 6335  df-recs 6536  df-frec 6622  df-1o 6647  df-2o 6648  df-er 6767  df-en 6976  df-pnf 8310  df-mnf 8311  df-xr 8312  df-ltxr 8313  df-le 8314  df-sub 8446  df-neg 8447  df-reap 8849  df-ap 8856  df-div 8947  df-inn 9238  df-2 9296  df-3 9297  df-4 9298  df-n0 9497  df-z 9578  df-uz 9854  df-q 9952  df-rp 9987  df-fz 10343  df-fzo 10477  df-fl 10630  df-mod 10685  df-seqfrec 10810  df-exp 10901  df-cj 11527  df-re 11528  df-im 11529  df-rsqrt 11683  df-abs 11684  df-dvds 12474  df-prm 12805
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