ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  infpn2 GIF version

Theorem infpn2 12613
Description: There exist infinitely many prime numbers: the set of all primes 𝑆 is unbounded by infpn 12499, so by unbendc 12611 it is infinite. This is Metamath 100 proof #11. (Contributed by NM, 5-May-2005.)
Hypothesis
Ref Expression
infpn2.1 𝑆 = {𝑛 ∈ ℕ ∣ (1 < 𝑛 ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑛 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑛)))}
Assertion
Ref Expression
infpn2 𝑆 ≈ ℕ
Distinct variable group:   𝑚,𝑛
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑚,𝑛)

Proof of Theorem infpn2
Dummy variable 𝑟 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eluz2nn 9631 . . . . . . 7 (𝑟 ∈ (ℤ‘2) → 𝑟 ∈ ℕ)
21adantr 276 . . . . . 6 ((𝑟 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ (𝑚𝑟 → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟))) → 𝑟 ∈ ℕ)
3 simpll 527 . . . . . 6 (((𝑟 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑟) ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟))) → 𝑟 ∈ ℕ)
4 eluz2b2 9668 . . . . . . . 8 (𝑟 ∈ (ℤ‘2) ↔ (𝑟 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑟))
54a1i 9 . . . . . . 7 (𝑟 ∈ ℕ → (𝑟 ∈ (ℤ‘2) ↔ (𝑟 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑟)))
6 nndivdvds 11939 . . . . . . . . 9 ((𝑟 ∈ ℕ ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑚𝑟 ↔ (𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ))
76imbi1d 231 . . . . . . . 8 ((𝑟 ∈ ℕ ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑚𝑟 → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟)) ↔ ((𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟))))
87ralbidva 2490 . . . . . . 7 (𝑟 ∈ ℕ → (∀𝑚 ∈ ℕ (𝑚𝑟 → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟)) ↔ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟))))
95, 8anbi12d 473 . . . . . 6 (𝑟 ∈ ℕ → ((𝑟 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ (𝑚𝑟 → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟))) ↔ ((𝑟 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑟) ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟)))))
102, 3, 9pm5.21nii 705 . . . . 5 ((𝑟 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ (𝑚𝑟 → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟))) ↔ ((𝑟 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑟) ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟))))
11 anass 401 . . . . 5 (((𝑟 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑟) ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟))) ↔ (𝑟 ∈ ℕ ∧ (1 < 𝑟 ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟)))))
1210, 11bitri 184 . . . 4 ((𝑟 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ (𝑚𝑟 → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟))) ↔ (𝑟 ∈ ℕ ∧ (1 < 𝑟 ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟)))))
13 isprm2 12255 . . . 4 (𝑟 ∈ ℙ ↔ (𝑟 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ (𝑚𝑟 → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟))))
14 breq2 4033 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑟 → (1 < 𝑛 ↔ 1 < 𝑟))
15 oveq1 5925 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑟 → (𝑛 / 𝑚) = (𝑟 / 𝑚))
1615eleq1d 2262 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑟 → ((𝑛 / 𝑚) ∈ ℕ ↔ (𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ))
17 equequ2 1724 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑟 → (𝑚 = 𝑛𝑚 = 𝑟))
1817orbi2d 791 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑟 → ((𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑛) ↔ (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟)))
1916, 18imbi12d 234 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑟 → (((𝑛 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑛)) ↔ ((𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟))))
2019ralbidv 2494 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑟 → (∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑛 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑛)) ↔ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟))))
2114, 20anbi12d 473 . . . . 5 (𝑛 = 𝑟 → ((1 < 𝑛 ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑛 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑛))) ↔ (1 < 𝑟 ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟)))))
22 infpn2.1 . . . . 5 𝑆 = {𝑛 ∈ ℕ ∣ (1 < 𝑛 ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑛 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑛)))}
2321, 22elrab2 2919 . . . 4 (𝑟𝑆 ↔ (𝑟 ∈ ℕ ∧ (1 < 𝑟 ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑟 / 𝑚) ∈ ℕ → (𝑚 = 1 ∨ 𝑚 = 𝑟)))))
2412, 13, 233bitr4i 212 . . 3 (𝑟 ∈ ℙ ↔ 𝑟𝑆)
2524eqriv 2190 . 2 ℙ = 𝑆
26 prminf 12612 . 2 ℙ ≈ ℕ
2725, 26eqbrtrri 4052 1 𝑆 ≈ ℕ
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 104  wb 105  wo 709   = wceq 1364  wcel 2164  wral 2472  {crab 2476   class class class wbr 4029  cfv 5254  (class class class)co 5918  cen 6792  1c1 7873   < clt 8054   / cdiv 8691  cn 8982  2c2 9033  cuz 9592  cdvds 11930  cprime 12245
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 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4144  ax-sep 4147  ax-nul 4155  ax-pow 4203  ax-pr 4238  ax-un 4464  ax-setind 4569  ax-iinf 4620  ax-cnex 7963  ax-resscn 7964  ax-1cn 7965  ax-1re 7966  ax-icn 7967  ax-addcl 7968  ax-addrcl 7969  ax-mulcl 7970  ax-mulrcl 7971  ax-addcom 7972  ax-mulcom 7973  ax-addass 7974  ax-mulass 7975  ax-distr 7976  ax-i2m1 7977  ax-0lt1 7978  ax-1rid 7979  ax-0id 7980  ax-rnegex 7981  ax-precex 7982  ax-cnre 7983  ax-pre-ltirr 7984  ax-pre-ltwlin 7985  ax-pre-lttrn 7986  ax-pre-apti 7987  ax-pre-ltadd 7988  ax-pre-mulgt0 7989  ax-pre-mulext 7990  ax-arch 7991  ax-caucvg 7992
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 832  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rmo 2480  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2986  df-csb 3081  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-nul 3447  df-if 3558  df-pw 3603  df-sn 3624  df-pr 3625  df-op 3627  df-uni 3836  df-int 3871  df-iun 3914  df-br 4030  df-opab 4091  df-mpt 4092  df-tr 4128  df-id 4324  df-po 4327  df-iso 4328  df-iord 4397  df-on 4399  df-ilim 4400  df-suc 4402  df-iom 4623  df-xp 4665  df-rel 4666  df-cnv 4667  df-co 4668  df-dm 4669  df-rn 4670  df-res 4671  df-ima 4672  df-iota 5215  df-fun 5256  df-fn 5257  df-f 5258  df-f1 5259  df-fo 5260  df-f1o 5261  df-fv 5262  df-isom 5263  df-riota 5873  df-ov 5921  df-oprab 5922  df-mpo 5923  df-1st 6193  df-2nd 6194  df-recs 6358  df-frec 6444  df-1o 6469  df-2o 6470  df-er 6587  df-pm 6705  df-en 6795  df-dom 6796  df-fin 6797  df-sup 7043  df-inf 7044  df-dju 7097  df-inl 7106  df-inr 7107  df-case 7143  df-pnf 8056  df-mnf 8057  df-xr 8058  df-ltxr 8059  df-le 8060  df-sub 8192  df-neg 8193  df-reap 8594  df-ap 8601  df-div 8692  df-inn 8983  df-2 9041  df-3 9042  df-4 9043  df-n0 9241  df-z 9318  df-uz 9593  df-q 9685  df-rp 9720  df-fz 10075  df-fzo 10209  df-fl 10339  df-mod 10394  df-seqfrec 10519  df-exp 10610  df-fac 10797  df-cj 10986  df-re 10987  df-im 10988  df-rsqrt 11142  df-abs 11143  df-dvds 11931  df-prm 12246
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator