Theorem phibnd 12852

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 9549	. . . . 5 |- 1 e. ZZ
2		eluzelz 9809	. . . . . 6 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> N e. ZZ )
3		peano2zm 9561	. . . . . 6 |- ( N e. ZZ -> ( N - 1 ) e. ZZ )
4	2, 3	syl 14	. . . . 5 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( N - 1 ) e. ZZ )
5		fzfig 10738	. . . . 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 12851	. . . 4 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } C_ ( 1 ... ( N - 1 ) ) )
8		ssdomg 6995	. . . 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 9844	. . . . 5 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> N e. NN )
11		phivalfi 12847	. . . . 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 11112	. . . 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 12848	. . 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 9485	. . . 4 |- ( N e. NN -> ( N - 1 ) e. NN0 )
19		hashfz1 11091	. . . 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 2237	. 2 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( N - 1 ) = (♯ ` ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) )
22	15, 17, 21	3brtr4d 4125	1 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( phi ` N ) <_ ( N - 1 ) )

Syntax hints:   -> wi 4   <-> wb 105   = wceq 1398   e. wcel 2202   {crab 2515   C_ wss 3201   class class class wbr 4093   ` cfv 5333  (class class class)co 6028   ~<_ cdom 6951   Fincfn 6952   1c1 8076   <_ cle 8257   - cmin 8392   NNcn 9185   2c2 9236   NN0cn0 9444   ZZcz 9523   ZZ>=cuz 9799   ...cfz 10288  ♯chash 11083   gcd cgcd 12587   phicphi 12844

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 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4209  ax-sep 4212  ax-nul 4220  ax-pow 4270  ax-pr 4305  ax-un 4536  ax-setind 4641  ax-iinf 4692  ax-cnex 8166  ax-resscn 8167  ax-1cn 8168  ax-1re 8169  ax-icn 8170  ax-addcl 8171  ax-addrcl 8172  ax-mulcl 8173  ax-mulrcl 8174  ax-addcom 8175  ax-mulcom 8176  ax-addass 8177  ax-mulass 8178  ax-distr 8179  ax-i2m1 8180  ax-0lt1 8181  ax-1rid 8182  ax-0id 8183  ax-rnegex 8184  ax-precex 8185  ax-cnre 8186  ax-pre-ltirr 8187  ax-pre-ltwlin 8188  ax-pre-lttrn 8189  ax-pre-apti 8190  ax-pre-ltadd 8191  ax-pre-mulgt0 8192  ax-pre-mulext 8193  ax-arch 8194  ax-caucvg 8195

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 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2364  df-ne 2404  df-nel 2499  df-ral 2516  df-rex 2517  df-reu 2518  df-rmo 2519  df-rab 2520  df-v 2805  df-sbc 3033  df-csb 3129  df-dif 3203  df-un 3205  df-in 3207  df-ss 3214  df-nul 3497  df-if 3608  df-pw 3658  df-sn 3679  df-pr 3680  df-op 3682  df-uni 3899  df-int 3934  df-iun 3977  df-br 4094  df-opab 4156  df-mpt 4157  df-tr 4193  df-id 4396  df-po 4399  df-iso 4400  df-iord 4469  df-on 4471  df-ilim 4472  df-suc 4474  df-iom 4695  df-xp 4737  df-rel 4738  df-cnv 4739  df-co 4740  df-dm 4741  df-rn 4742  df-res 4743  df-ima 4744  df-iota 5293  df-fun 5335  df-fn 5336  df-f 5337  df-f1 5338  df-fo 5339  df-f1o 5340  df-fv 5341  df-riota 5981  df-ov 6031  df-oprab 6032  df-mpo 6033  df-1st 6312  df-2nd 6313  df-recs 6514  df-frec 6600  df-1o 6625  df-er 6745  df-en 6953  df-dom 6954  df-fin 6955  df-sup 7226  df-pnf 8258  df-mnf 8259  df-xr 8260  df-ltxr 8261  df-le 8262  df-sub 8394  df-neg 8395  df-reap 8797  df-ap 8804  df-div 8895  df-inn 9186  df-2 9244  df-3 9245  df-4 9246  df-n0 9445  df-z 9524  df-uz 9800  df-q 9898  df-rp 9933  df-fz 10289  df-fzo 10423  df-fl 10576  df-mod 10631  df-seqfrec 10756  df-exp 10847  df-ihash 11084  df-cj 11465  df-re 11466  df-im 11467  df-rsqrt 11621  df-abs 11622  df-dvds 12412  df-gcd 12588  df-phi 12846

This theorem is referenced by: (None)