Theorem phibnd 12231

Description: A slightly tighter bound on the value of the Euler phi function. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Feb-2014.)

Assertion

Ref	Expression
phibnd	|- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( phi ` N ) <_ ( N - 1 ) )

Proof of Theorem phibnd

Dummy variable x is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		1z 9293	. . . . 5 |- 1 e. ZZ
2		eluzelz 9551	. . . . . 6 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> N e. ZZ )
3		peano2zm 9305	. . . . . 6 |- ( N e. ZZ -> ( N - 1 ) e. ZZ )
4	2, 3	syl 14	. . . . 5 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( N - 1 ) e. ZZ )
5		fzfig 10444	. . . . 5 |- ( ( 1 e. ZZ /\ ( N - 1 ) e. ZZ ) -> ( 1 ... ( N - 1 ) ) e. Fin )
6	1, 4, 5	sylancr 414	. . . 4 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( 1 ... ( N - 1 ) ) e. Fin )
7		phibndlem 12230	. . . 4 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } C_ ( 1 ... ( N - 1 ) ) )
8		ssdomg 6792	. . . 4 |- ( ( 1 ... ( N - 1 ) ) e. Fin -> ( { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } C_ ( 1 ... ( N - 1 ) ) -> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ~<_ ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) )
9	6, 7, 8	sylc 62	. . 3 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ~<_ ( 1 ... ( N - 1 ) ) )
10		eluz2nn 9580	. . . . 5 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> N e. NN )
11		phivalfi 12226	. . . . 5 |- ( N e. NN -> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } e. Fin )
12	10, 11	syl 14	. . . 4 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } e. Fin )
13		fihashdom 10797	. . . 4 |- ( ( { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } e. Fin /\ ( 1 ... ( N - 1 ) ) e. Fin ) -> ( (♯ ` { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ) <_ (♯ ` ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) <-> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ~<_ ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) )
14	12, 6, 13	syl2anc 411	. . 3 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( (♯ ` { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ) <_ (♯ ` ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) <-> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ~<_ ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) )
15	9, 14	mpbird 167	. 2 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> (♯ ` { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ) <_ (♯ ` ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) )
16		phival 12227	. . 3 |- ( N e. NN -> ( phi ` N ) = (♯ ` { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ) )
17	10, 16	syl 14	. 2 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( phi ` N ) = (♯ ` { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ) )
18		nnm1nn0 9231	. . . 4 |- ( N e. NN -> ( N - 1 ) e. NN0 )
19		hashfz1 10777	. . . 4 |- ( ( N - 1 ) e. NN0 -> (♯ ` ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) = ( N - 1 ) )
20	10, 18, 19	3syl 17	. . 3 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> (♯ ` ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) = ( N - 1 ) )
21	20	eqcomd 2193	. 2 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( N - 1 ) = (♯ ` ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) )
22	15, 17, 21	3brtr4d 4047	1 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( phi ` N ) <_ ( N - 1 ) )

Syntax hints:   -> wi 4   <-> wb 105   = wceq 1363   e. wcel 2158   {crab 2469   C_ wss 3141   class class class wbr 4015   ` cfv 5228  (class class class)co 5888   ~<_ cdom 6753   Fincfn 6754   1c1 7826   <_ cle 8007   - cmin 8142   NNcn 8933   2c2 8984   NN0cn0 9190   ZZcz 9267   ZZ>=cuz 9542   ...cfz 10022  ♯chash 10769   gcd cgcd 11957   phicphi 12223

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 1457  ax-7 1458  ax-gen 1459  ax-ie1 1503  ax-ie2 1504  ax-8 1514  ax-10 1515  ax-11 1516  ax-i12 1517  ax-bndl 1519  ax-4 1520  ax-17 1536  ax-i9 1540  ax-ial 1544  ax-i5r 1545  ax-13 2160  ax-14 2161  ax-ext 2169  ax-coll 4130  ax-sep 4133  ax-nul 4141  ax-pow 4186  ax-pr 4221  ax-un 4445  ax-setind 4548  ax-iinf 4599  ax-cnex 7916  ax-resscn 7917  ax-1cn 7918  ax-1re 7919  ax-icn 7920  ax-addcl 7921  ax-addrcl 7922  ax-mulcl 7923  ax-mulrcl 7924  ax-addcom 7925  ax-mulcom 7926  ax-addass 7927  ax-mulass 7928  ax-distr 7929  ax-i2m1 7930  ax-0lt1 7931  ax-1rid 7932  ax-0id 7933  ax-rnegex 7934  ax-precex 7935  ax-cnre 7936  ax-pre-ltirr 7937  ax-pre-ltwlin 7938  ax-pre-lttrn 7939  ax-pre-apti 7940  ax-pre-ltadd 7941  ax-pre-mulgt0 7942  ax-pre-mulext 7943  ax-arch 7944  ax-caucvg 7945

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 832  df-dc 836  df-3or 980  df-3an 981  df-tru 1366  df-fal 1369  df-nf 1471  df-sb 1773  df-eu 2039  df-mo 2040  df-clab 2174  df-cleq 2180  df-clel 2183  df-nfc 2318  df-ne 2358  df-nel 2453  df-ral 2470  df-rex 2471  df-reu 2472  df-rmo 2473  df-rab 2474  df-v 2751  df-sbc 2975  df-csb 3070  df-dif 3143  df-un 3145  df-in 3147  df-ss 3154  df-nul 3435  df-if 3547  df-pw 3589  df-sn 3610  df-pr 3611  df-op 3613  df-uni 3822  df-int 3857  df-iun 3900  df-br 4016  df-opab 4077  df-mpt 4078  df-tr 4114  df-id 4305  df-po 4308  df-iso 4309  df-iord 4378  df-on 4380  df-ilim 4381  df-suc 4383  df-iom 4602  df-xp 4644  df-rel 4645  df-cnv 4646  df-co 4647  df-dm 4648  df-rn 4649  df-res 4650  df-ima 4651  df-iota 5190  df-fun 5230  df-fn 5231  df-f 5232  df-f1 5233  df-fo 5234  df-f1o 5235  df-fv 5236  df-riota 5844  df-ov 5891  df-oprab 5892  df-mpo 5893  df-1st 6155  df-2nd 6156  df-recs 6320  df-frec 6406  df-1o 6431  df-er 6549  df-en 6755  df-dom 6756  df-fin 6757  df-sup 6997  df-pnf 8008  df-mnf 8009  df-xr 8010  df-ltxr 8011  df-le 8012  df-sub 8144  df-neg 8145  df-reap 8546  df-ap 8553  df-div 8644  df-inn 8934  df-2 8992  df-3 8993  df-4 8994  df-n0 9191  df-z 9268  df-uz 9543  df-q 9634  df-rp 9668  df-fz 10023  df-fzo 10157  df-fl 10284  df-mod 10337  df-seqfrec 10460  df-exp 10534  df-ihash 10770  df-cj 10865  df-re 10866  df-im 10867  df-rsqrt 11021  df-abs 11022  df-dvds 11809  df-gcd 11958  df-phi 12225

This theorem is referenced by: (None)