Theorem 1arith2 13094

Description: Fundamental theorem of arithmetic, where a prime factorization is represented as a finite monotonic 1-based sequence of primes. Every positive integer has a unique prime factorization. Theorem 1.10 in [ApostolNT] p. 17. This is Metamath 100 proof #80. (Contributed by Paul Chapman, 17-Nov-2012.) (Revised by Mario Carneiro, 30-May-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
1arith.1	⊢ 𝑀 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑝 ∈ ℙ ↦ (𝑝 pCnt 𝑛)))
1arith.2	⊢ 𝑅 = {𝑒 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 ℙ) ∣ (◡𝑒 “ ℕ) ∈ Fin}

Assertion

Ref	Expression
1arith2	⊢ ∀𝑧 ∈ ℕ ∃!𝑔 ∈ 𝑅 (𝑀‘𝑧) = 𝑔

Distinct variable groups:   𝑒,𝑔,𝑛,𝑝,𝑧   𝑒,𝑀,𝑔   𝑅,𝑔,𝑛

Allowed substitution hints:   𝑅(𝑧,𝑒,𝑝)   𝑀(𝑧,𝑛,𝑝)

Proof of Theorem 1arith2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		1arith.1	. . . . . 6 ⊢ 𝑀 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑝 ∈ ℙ ↦ (𝑝 pCnt 𝑛)))
2		1arith.2	. . . . . 6 ⊢ 𝑅 = {𝑒 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 ℙ) ∣ (◡𝑒 “ ℕ) ∈ Fin}
3	1, 2	1arith 13093	. . . . 5 ⊢ 𝑀:ℕ–1-1-onto→𝑅
4		f1ocnv 5632	. . . . 5 ⊢ (𝑀:ℕ–1-1-onto→𝑅 → ◡𝑀:𝑅–1-1-onto→ℕ)
5	3, 4	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ ◡𝑀:𝑅–1-1-onto→ℕ
6		f1ofveu 6046	. . . 4 ⊢ ((◡𝑀:𝑅–1-1-onto→ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) → ∃!𝑔 ∈ 𝑅 (◡𝑀‘𝑔) = 𝑧)
7	5, 6	mpan 424	. . 3 ⊢ (𝑧 ∈ ℕ → ∃!𝑔 ∈ 𝑅 (◡𝑀‘𝑔) = 𝑧)
8		f1ocnvfvb 5959	. . . . 5 ⊢ ((𝑀:ℕ–1-1-onto→𝑅 ∧ 𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝑔 ∈ 𝑅) → ((𝑀‘𝑧) = 𝑔 ↔ (◡𝑀‘𝑔) = 𝑧))
9	3, 8	mp3an1 1361	. . . 4 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝑔 ∈ 𝑅) → ((𝑀‘𝑧) = 𝑔 ↔ (◡𝑀‘𝑔) = 𝑧))
10	9	reubidva 2730	. . 3 ⊢ (𝑧 ∈ ℕ → (∃!𝑔 ∈ 𝑅 (𝑀‘𝑧) = 𝑔 ↔ ∃!𝑔 ∈ 𝑅 (◡𝑀‘𝑔) = 𝑧))
11	7, 10	mpbird 167	. 2 ⊢ (𝑧 ∈ ℕ → ∃!𝑔 ∈ 𝑅 (𝑀‘𝑧) = 𝑔)
12	11	rgen 2597	1 ⊢ ∀𝑧 ∈ ℕ ∃!𝑔 ∈ 𝑅 (𝑀‘𝑧) = 𝑔

Syntax hints:   ↔ wb 105   = wceq 1398   ∈ wcel 2205  ∀wral 2522  ∃!wreu 2524  {crab 2526   ↦ cmpt 4176  ^◡ccnv 4753   “ cima 4757  –1-1-onto→wf1o 5356  ‘cfv 5357  (class class class)co 6058   ↑_𝑚 cmap 6895  Fincfn 6988  ℕcn 9257  ℕ₀cn0 9516  ℙcprime 12832   pCnt cpc 13010

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 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-coll 4230  ax-sep 4233  ax-nul 4241  ax-pow 4292  ax-pr 4327  ax-un 4559  ax-setind 4664  ax-iinf 4715  ax-cnex 8234  ax-resscn 8235  ax-1cn 8236  ax-1re 8237  ax-icn 8238  ax-addcl 8239  ax-addrcl 8240  ax-mulcl 8241  ax-mulrcl 8242  ax-addcom 8243  ax-mulcom 8244  ax-addass 8245  ax-mulass 8246  ax-distr 8247  ax-i2m1 8248  ax-0lt1 8249  ax-1rid 8250  ax-0id 8251  ax-rnegex 8252  ax-precex 8253  ax-cnre 8254  ax-pre-ltirr 8255  ax-pre-ltwlin 8256  ax-pre-lttrn 8257  ax-pre-apti 8258  ax-pre-ltadd 8259  ax-pre-mulgt0 8260  ax-pre-mulext 8261  ax-arch 8262  ax-caucvg 8263

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 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rmo 2530  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3046  df-csb 3142  df-dif 3216  df-un 3218  df-in 3220  df-ss 3227  df-nul 3513  df-if 3625  df-pw 3676  df-sn 3700  df-pr 3701  df-op 3703  df-uni 3920  df-int 3955  df-iun 3998  df-br 4115  df-opab 4177  df-mpt 4178  df-tr 4214  df-id 4419  df-po 4422  df-iso 4423  df-iord 4492  df-on 4494  df-ilim 4495  df-suc 4497  df-iom 4718  df-xp 4760  df-rel 4761  df-cnv 4762  df-co 4763  df-dm 4764  df-rn 4765  df-res 4766  df-ima 4767  df-iota 5317  df-fun 5359  df-fn 5360  df-f 5361  df-f1 5362  df-fo 5363  df-f1o 5364  df-fv 5365  df-isom 5366  df-riota 6011  df-ov 6061  df-oprab 6062  df-mpo 6063  df-1st 6347  df-2nd 6348  df-recs 6549  df-frec 6635  df-1o 6660  df-2o 6661  df-er 6780  df-map 6897  df-en 6989  df-fin 6991  df-sup 7288  df-inf 7289  df-pnf 8326  df-mnf 8327  df-xr 8328  df-ltxr 8329  df-le 8330  df-sub 8463  df-neg 8464  df-reap 8867  df-ap 8874  df-div 8967  df-inn 9258  df-2 9316  df-3 9317  df-4 9318  df-n0 9517  df-xnn0 9584  df-z 9598  df-uz 9875  df-q 9973  df-rp 10008  df-fz 10365  df-fzo 10502  df-fl 10657  df-mod 10712  df-seqfrec 10837  df-exp 10928  df-cj 11555  df-re 11556  df-im 11557  df-rsqrt 11711  df-abs 11712  df-dvds 12502  df-gcd 12678  df-prm 12833  df-pc 13011

This theorem is referenced by: (None)