Theorem dvdsprmpweqnn 12825

Description: If an integer greater than 1 divides a prime power, it is a (proper) prime power. (Contributed by AV, 13-Aug-2021.)

Assertion

Ref	Expression
dvdsprmpweqnn	⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛)))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑛   𝑛,𝑁   𝑃,𝑛

Proof of Theorem dvdsprmpweqnn

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eluz2nn 9729	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) → 𝐴 ∈ ℕ)
2		dvdsprmpweq 12824	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁) → ∃𝑛 ∈ ℕ0 𝐴 = (𝑃↑𝑛)))
3	1, 2	syl3an2 1286	. . . 4 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁) → ∃𝑛 ∈ ℕ0 𝐴 = (𝑃↑𝑛)))
4	3	imp 124	. . 3 ⊢ (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁)) → ∃𝑛 ∈ ℕ0 𝐴 = (𝑃↑𝑛))
5		df-n0 9338	. . . . . 6 ⊢ ℕ0 = (ℕ ∪ {0})
6	5	rexeqi 2713	. . . . 5 ⊢ (∃𝑛 ∈ ℕ0 𝐴 = (𝑃↑𝑛) ↔ ∃𝑛 ∈ (ℕ ∪ {0})𝐴 = (𝑃↑𝑛))
7		rexun 3364	. . . . 5 ⊢ (∃𝑛 ∈ (ℕ ∪ {0})𝐴 = (𝑃↑𝑛) ↔ (∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛) ∨ ∃𝑛 ∈ {0}𝐴 = (𝑃↑𝑛)))
8	6, 7	bitri 184	. . . 4 ⊢ (∃𝑛 ∈ ℕ0 𝐴 = (𝑃↑𝑛) ↔ (∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛) ∨ ∃𝑛 ∈ {0}𝐴 = (𝑃↑𝑛)))
9		0z 9425	. . . . . . 7 ⊢ 0 ∈ ℤ
10		oveq2 5982	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 0 → (𝑃↑𝑛) = (𝑃↑0))
11	10	eqeq2d 2221	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 0 → (𝐴 = (𝑃↑𝑛) ↔ 𝐴 = (𝑃↑0)))
12	11	rexsng 3687	. . . . . . 7 ⊢ (0 ∈ ℤ → (∃𝑛 ∈ {0}𝐴 = (𝑃↑𝑛) ↔ 𝐴 = (𝑃↑0)))
13	9, 12	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑛 ∈ {0}𝐴 = (𝑃↑𝑛) ↔ 𝐴 = (𝑃↑0))
14		prmnn 12598	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
15	14	nncnd 9092	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℂ)
16	15	exp0d 10856	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃↑0) = 1)
17	16	3ad2ant1 1023	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑃↑0) = 1)
18	17	eqeq2d 2221	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 = (𝑃↑0) ↔ 𝐴 = 1))
19		eluz2b3 9767	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ↔ (𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ≠ 1))
20		eqneqall 2390	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐴 = 1 → (𝐴 ≠ 1 → (𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛))))
21	20	com12 30	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴 ≠ 1 → (𝐴 = 1 → (𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛))))
22	19, 21	simplbiim 387	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) → (𝐴 = 1 → (𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛))))
23	22	3ad2ant2 1024	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 = 1 → (𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛))))
24	18, 23	sylbid 150	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 = (𝑃↑0) → (𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛))))
25	24	com12 30	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 = (𝑃↑0) → ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛))))
26	25	impd 254	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 = (𝑃↑0) → (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁)) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛)))
27	13, 26	sylbi 121	. . . . 5 ⊢ (∃𝑛 ∈ {0}𝐴 = (𝑃↑𝑛) → (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁)) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛)))
28	27	jao1i 800	. . . 4 ⊢ ((∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛) ∨ ∃𝑛 ∈ {0}𝐴 = (𝑃↑𝑛)) → (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁)) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛)))
29	8, 28	sylbi 121	. . 3 ⊢ (∃𝑛 ∈ ℕ0 𝐴 = (𝑃↑𝑛) → (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁)) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛)))
30	4, 29	mpcom 36	. 2 ⊢ (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁)) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛))
31	30	ex 115	1 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 ∥ (𝑃↑𝑁) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = (𝑃↑𝑛)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∨ wo 712   ∧ w3a 983   = wceq 1375   ∈ wcel 2180   ≠ wne 2380  ∃wrex 2489   ∪ cun 3175  {csn 3646   class class class wbr 4062  ‘cfv 5294  (class class class)co 5974  0cc0 7967  1c1 7968  ℕcn 9078  2c2 9129  ℕ₀cn0 9337  ℤcz 9414  ℤ_≥cuz 9690  ↑cexp 10727   ∥ cdvds 12264  ℙcprime 12595

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 617  ax-in2 618  ax-io 713  ax-5 1473  ax-7 1474  ax-gen 1475  ax-ie1 1519  ax-ie2 1520  ax-8 1530  ax-10 1531  ax-11 1532  ax-i12 1533  ax-bndl 1535  ax-4 1536  ax-17 1552  ax-i9 1556  ax-ial 1560  ax-i5r 1561  ax-13 2182  ax-14 2183  ax-ext 2191  ax-coll 4178  ax-sep 4181  ax-nul 4189  ax-pow 4237  ax-pr 4272  ax-un 4501  ax-setind 4606  ax-iinf 4657  ax-cnex 8058  ax-resscn 8059  ax-1cn 8060  ax-1re 8061  ax-icn 8062  ax-addcl 8063  ax-addrcl 8064  ax-mulcl 8065  ax-mulrcl 8066  ax-addcom 8067  ax-mulcom 8068  ax-addass 8069  ax-mulass 8070  ax-distr 8071  ax-i2m1 8072  ax-0lt1 8073  ax-1rid 8074  ax-0id 8075  ax-rnegex 8076  ax-precex 8077  ax-cnre 8078  ax-pre-ltirr 8079  ax-pre-ltwlin 8080  ax-pre-lttrn 8081  ax-pre-apti 8082  ax-pre-ltadd 8083  ax-pre-mulgt0 8084  ax-pre-mulext 8085  ax-arch 8086  ax-caucvg 8087

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 835  df-dc 839  df-3or 984  df-3an 985  df-tru 1378  df-fal 1381  df-nf 1487  df-sb 1789  df-eu 2060  df-mo 2061  df-clab 2196  df-cleq 2202  df-clel 2205  df-nfc 2341  df-ne 2381  df-nel 2476  df-ral 2493  df-rex 2494  df-reu 2495  df-rmo 2496  df-rab 2497  df-v 2781  df-sbc 3009  df-csb 3105  df-dif 3179  df-un 3181  df-in 3183  df-ss 3190  df-nul 3472  df-if 3583  df-pw 3631  df-sn 3652  df-pr 3653  df-op 3655  df-uni 3868  df-int 3903  df-iun 3946  df-br 4063  df-opab 4125  df-mpt 4126  df-tr 4162  df-id 4361  df-po 4364  df-iso 4365  df-iord 4434  df-on 4436  df-ilim 4437  df-suc 4439  df-iom 4660  df-xp 4702  df-rel 4703  df-cnv 4704  df-co 4705  df-dm 4706  df-rn 4707  df-res 4708  df-ima 4709  df-iota 5254  df-fun 5296  df-fn 5297  df-f 5298  df-f1 5299  df-fo 5300  df-f1o 5301  df-fv 5302  df-isom 5303  df-riota 5927  df-ov 5977  df-oprab 5978  df-mpo 5979  df-1st 6256  df-2nd 6257  df-recs 6421  df-frec 6507  df-1o 6532  df-2o 6533  df-er 6650  df-en 6858  df-sup 7119  df-inf 7120  df-pnf 8151  df-mnf 8152  df-xr 8153  df-ltxr 8154  df-le 8155  df-sub 8287  df-neg 8288  df-reap 8690  df-ap 8697  df-div 8788  df-inn 9079  df-2 9137  df-3 9138  df-4 9139  df-n0 9338  df-xnn0 9401  df-z 9415  df-uz 9691  df-q 9783  df-rp 9818  df-fz 10173  df-fzo 10307  df-fl 10457  df-mod 10512  df-seqfrec 10637  df-exp 10728  df-cj 11319  df-re 11320  df-im 11321  df-rsqrt 11475  df-abs 11476  df-dvds 12265  df-gcd 12441  df-prm 12596  df-pc 12774

This theorem is referenced by:  difsqpwdvds  12827