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Theorem isprm5lem 12073
Description: Lemma for isprm5 12074. The interesting direction (showing that one only needs to check prime divisors up to the square root of 𝑃). (Contributed by Jim Kingdon, 20-Oct-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
isprm5lem.p (𝜑𝑃 ∈ (ℤ‘2))
isprm5lem.z (𝜑 → ∀𝑧 ∈ ℙ ((𝑧↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑧𝑃))
isprm5lem.x (𝜑𝑋 ∈ (2...(𝑃 − 1)))
Assertion
Ref Expression
isprm5lem (𝜑 → ¬ 𝑋𝑃)
Distinct variable groups:   𝑧,𝑃   𝑧,𝑋
Allowed substitution hint:   𝜑(𝑧)

Proof of Theorem isprm5lem
Dummy variables 𝑤 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 isprm5lem.x . . 3 (𝜑𝑋 ∈ (2...(𝑃 − 1)))
2 elfzuz 9956 . . 3 (𝑋 ∈ (2...(𝑃 − 1)) → 𝑋 ∈ (ℤ‘2))
3 exprmfct 12070 . . 3 (𝑋 ∈ (ℤ‘2) → ∃𝑦 ∈ ℙ 𝑦𝑋)
41, 2, 33syl 17 . 2 (𝜑 → ∃𝑦 ∈ ℙ 𝑦𝑋)
5 simpr 109 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) → (𝑦↑2) ≤ 𝑃)
6 oveq1 5849 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑦 → (𝑧↑2) = (𝑦↑2))
76breq1d 3992 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑦 → ((𝑧↑2) ≤ 𝑃 ↔ (𝑦↑2) ≤ 𝑃))
8 breq1 3985 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑦 → (𝑧𝑃𝑦𝑃))
98notbid 657 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑦 → (¬ 𝑧𝑃 ↔ ¬ 𝑦𝑃))
107, 9imbi12d 233 . . . . . 6 (𝑧 = 𝑦 → (((𝑧↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑧𝑃) ↔ ((𝑦↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑦𝑃)))
11 isprm5lem.z . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑧 ∈ ℙ ((𝑧↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑧𝑃))
1211ad2antrr 480 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) → ∀𝑧 ∈ ℙ ((𝑧↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑧𝑃))
13 simplrl 525 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) → 𝑦 ∈ ℙ)
1410, 12, 13rspcdva 2835 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) → ((𝑦↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑦𝑃))
155, 14mpd 13 . . . 4 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) → ¬ 𝑦𝑃)
16 prmz 12043 . . . . . . 7 (𝑦 ∈ ℙ → 𝑦 ∈ ℤ)
1716ad2antrl 482 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → 𝑦 ∈ ℤ)
1817ad2antrr 480 . . . . 5 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦 ∈ ℤ)
19 elfzelz 9960 . . . . . . . 8 (𝑋 ∈ (2...(𝑃 − 1)) → 𝑋 ∈ ℤ)
201, 19syl 14 . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ ℤ)
2120ad2antrr 480 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑋 ∈ ℤ)
2221adantlr 469 . . . . 5 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑋 ∈ ℤ)
23 isprm5lem.p . . . . . . . 8 (𝜑𝑃 ∈ (ℤ‘2))
24 eluzelz 9475 . . . . . . . 8 (𝑃 ∈ (ℤ‘2) → 𝑃 ∈ ℤ)
2523, 24syl 14 . . . . . . 7 (𝜑𝑃 ∈ ℤ)
2625ad2antrr 480 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑃 ∈ ℤ)
2726adantlr 469 . . . . 5 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑃 ∈ ℤ)
28 simplrr 526 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦𝑋)
2928adantlr 469 . . . . 5 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦𝑋)
30 simpr 109 . . . . 5 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑋𝑃)
3118, 22, 27, 29, 30dvdstrd 11770 . . . 4 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦𝑃)
3215, 31mtand 655 . . 3 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) → ¬ 𝑋𝑃)
3317ad2antrr 480 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦 ∈ ℤ)
3421adantlr 469 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑋 ∈ ℤ)
3525adantr 274 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → 𝑃 ∈ ℤ)
3635ad2antrr 480 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑃 ∈ ℤ)
3728adantlr 469 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦𝑋)
38 simpr 109 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑋𝑃)
3933, 34, 36, 37, 38dvdstrd 11770 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦𝑃)
4017adantr 274 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ∈ ℤ)
41 prmnn 12042 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 ∈ ℙ → 𝑦 ∈ ℕ)
4241nnne0d 8902 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ ℙ → 𝑦 ≠ 0)
4342ad2antrl 482 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → 𝑦 ≠ 0)
4443adantr 274 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ≠ 0)
4525ad2antrr 480 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑃 ∈ ℤ)
46 dvdsval2 11730 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ≠ 0 ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑦𝑃 ↔ (𝑃 / 𝑦) ∈ ℤ))
4740, 44, 45, 46syl3anc 1228 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑦𝑃 ↔ (𝑃 / 𝑦) ∈ ℤ))
4847adantr 274 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → (𝑦𝑃 ↔ (𝑃 / 𝑦) ∈ ℤ))
4939, 48mpbid 146 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → (𝑃 / 𝑦) ∈ ℤ)
5040zred 9313 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ∈ ℝ)
5150recnd 7927 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ∈ ℂ)
5251mulid2d 7917 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (1 · 𝑦) = 𝑦)
53 2nn 9018 . . . . . . . . . . . . . . 15 2 ∈ ℕ
54 fzssnn 10003 . . . . . . . . . . . . . . 15 (2 ∈ ℕ → (2...(𝑃 − 1)) ⊆ ℕ)
5553, 54ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . 14 (2...(𝑃 − 1)) ⊆ ℕ
5655, 1sselid 3140 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑋 ∈ ℕ)
5756ad2antrr 480 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑋 ∈ ℕ)
5857nnred 8870 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑋 ∈ ℝ)
5925zred 9313 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑃 ∈ ℝ)
6059ad2antrr 480 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑃 ∈ ℝ)
61 simplrr 526 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦𝑋)
62 dvdsle 11782 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑋 ∈ ℕ) → (𝑦𝑋𝑦𝑋))
6340, 57, 62syl2anc 409 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑦𝑋𝑦𝑋))
6461, 63mpd 13 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦𝑋)
65 elfzle2 9963 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑋 ∈ (2...(𝑃 − 1)) → 𝑋 ≤ (𝑃 − 1))
661, 65syl 14 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑋 ≤ (𝑃 − 1))
67 zltlem1 9248 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑋 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑋 < 𝑃𝑋 ≤ (𝑃 − 1)))
6820, 25, 67syl2anc 409 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑋 < 𝑃𝑋 ≤ (𝑃 − 1)))
6966, 68mpbird 166 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑋 < 𝑃)
7069ad2antrr 480 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑋 < 𝑃)
7150, 58, 60, 64, 70lelttrd 8023 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 < 𝑃)
7252, 71eqbrtrd 4004 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (1 · 𝑦) < 𝑃)
73 1red 7914 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 1 ∈ ℝ)
7441nnrpd 9630 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ ℙ → 𝑦 ∈ ℝ+)
7574ad2antrl 482 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → 𝑦 ∈ ℝ+)
7675adantr 274 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ∈ ℝ+)
7773, 60, 76ltmuldivd 9680 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → ((1 · 𝑦) < 𝑃 ↔ 1 < (𝑃 / 𝑦)))
7872, 77mpbid 146 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 1 < (𝑃 / 𝑦))
7978adantr 274 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 1 < (𝑃 / 𝑦))
80 eluz2b1 9539 . . . . . . 7 ((𝑃 / 𝑦) ∈ (ℤ‘2) ↔ ((𝑃 / 𝑦) ∈ ℤ ∧ 1 < (𝑃 / 𝑦)))
8149, 79, 80sylanbrc 414 . . . . . 6 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → (𝑃 / 𝑦) ∈ (ℤ‘2))
82 exprmfct 12070 . . . . . 6 ((𝑃 / 𝑦) ∈ (ℤ‘2) → ∃𝑤 ∈ ℙ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))
8381, 82syl 14 . . . . 5 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → ∃𝑤 ∈ ℙ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))
84 prmz 12043 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ ℙ → 𝑤 ∈ ℤ)
8584ad2antrl 482 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑤 ∈ ℤ)
8649adantr 274 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑃 / 𝑦) ∈ ℤ)
8745ad2antrr 480 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑃 ∈ ℤ)
88 simprr 522 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))
8939adantr 274 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑦𝑃)
9044ad2antrr 480 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑦 ≠ 0)
91 divconjdvds 11787 . . . . . . . 8 ((𝑦𝑃𝑦 ≠ 0) → (𝑃 / 𝑦) ∥ 𝑃)
9289, 90, 91syl2anc 409 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑃 / 𝑦) ∥ 𝑃)
9385, 86, 87, 88, 92dvdstrd 11770 . . . . . 6 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑤𝑃)
9485zred 9313 . . . . . . . . 9 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑤 ∈ ℝ)
9594resqcld 10614 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑤↑2) ∈ ℝ)
9660ad2antrr 480 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑃 ∈ ℝ)
9781adantr 274 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑃 / 𝑦) ∈ (ℤ‘2))
98 eluz2nn 9504 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 / 𝑦) ∈ (ℤ‘2) → (𝑃 / 𝑦) ∈ ℕ)
9997, 98syl 14 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑃 / 𝑦) ∈ ℕ)
10099nnred 8870 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑃 / 𝑦) ∈ ℝ)
101100resqcld 10614 . . . . . . . . 9 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → ((𝑃 / 𝑦)↑2) ∈ ℝ)
102 dvdsle 11782 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑤 ∈ ℤ ∧ (𝑃 / 𝑦) ∈ ℕ) → (𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦) → 𝑤 ≤ (𝑃 / 𝑦)))
10385, 99, 102syl2anc 409 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦) → 𝑤 ≤ (𝑃 / 𝑦)))
10488, 103mpd 13 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑤 ≤ (𝑃 / 𝑦))
105 prmnn 12042 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℙ → 𝑤 ∈ ℕ)
106105nnnn0d 9167 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 ∈ ℙ → 𝑤 ∈ ℕ0)
107106nn0ge0d 9170 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ ℙ → 0 ≤ 𝑤)
108107ad2antrl 482 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 0 ≤ 𝑤)
109 0red 7900 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 0 ∈ ℝ)
110 1red 7914 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 1 ∈ ℝ)
111 0le1 8379 . . . . . . . . . . . . 13 0 ≤ 1
112111a1i 9 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 0 ≤ 1)
11399nnge1d 8900 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 1 ≤ (𝑃 / 𝑦))
114109, 110, 100, 112, 113letrd 8022 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 0 ≤ (𝑃 / 𝑦))
11594, 100, 108, 114le2sqd 10620 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑤 ≤ (𝑃 / 𝑦) ↔ (𝑤↑2) ≤ ((𝑃 / 𝑦)↑2)))
116104, 115mpbid 146 . . . . . . . . 9 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑤↑2) ≤ ((𝑃 / 𝑦)↑2))
11760recnd 7927 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑃 ∈ ℂ)
11841ad2antrl 482 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → 𝑦 ∈ ℕ)
119118adantr 274 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ∈ ℕ)
120119nnap0d 8903 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 # 0)
121117, 51, 120sqdivapd 10601 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → ((𝑃 / 𝑦)↑2) = ((𝑃↑2) / (𝑦↑2)))
122117sqvald 10585 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑃↑2) = (𝑃 · 𝑃))
12350resqcld 10614 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑦↑2) ∈ ℝ)
124 eluz2nn 9504 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑃 ∈ (ℤ‘2) → 𝑃 ∈ ℕ)
12523, 124syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑃 ∈ ℕ)
126125nnrpd 9630 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑃 ∈ ℝ+)
127126ad2antrr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑃 ∈ ℝ+)
128 simpr 109 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑃 < (𝑦↑2))
12960, 123, 127, 128ltmul2dd 9689 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑃 · 𝑃) < (𝑃 · (𝑦↑2)))
130122, 129eqbrtrd 4004 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑃↑2) < (𝑃 · (𝑦↑2)))
13160resqcld 10614 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑃↑2) ∈ ℝ)
132119nnsqcld 10609 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑦↑2) ∈ ℕ)
133132nnrpd 9630 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑦↑2) ∈ ℝ+)
134131, 60, 133ltdivmul2d 9685 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (((𝑃↑2) / (𝑦↑2)) < 𝑃 ↔ (𝑃↑2) < (𝑃 · (𝑦↑2))))
135130, 134mpbird 166 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → ((𝑃↑2) / (𝑦↑2)) < 𝑃)
136121, 135eqbrtrd 4004 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → ((𝑃 / 𝑦)↑2) < 𝑃)
137136ad2antrr 480 . . . . . . . . 9 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → ((𝑃 / 𝑦)↑2) < 𝑃)
13895, 101, 96, 116, 137lelttrd 8023 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑤↑2) < 𝑃)
13995, 96, 138ltled 8017 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑤↑2) ≤ 𝑃)
140 oveq1 5849 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = 𝑤 → (𝑧↑2) = (𝑤↑2))
141140breq1d 3992 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑤 → ((𝑧↑2) ≤ 𝑃 ↔ (𝑤↑2) ≤ 𝑃))
142 breq1 3985 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = 𝑤 → (𝑧𝑃𝑤𝑃))
143142notbid 657 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑤 → (¬ 𝑧𝑃 ↔ ¬ 𝑤𝑃))
144141, 143imbi12d 233 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑤 → (((𝑧↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑧𝑃) ↔ ((𝑤↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑤𝑃)))
14511ad4antr 486 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → ∀𝑧 ∈ ℙ ((𝑧↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑧𝑃))
146 simprl 521 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑤 ∈ ℙ)
147144, 145, 146rspcdva 2835 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → ((𝑤↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑤𝑃))
148139, 147mpd 13 . . . . . 6 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → ¬ 𝑤𝑃)
14993, 148pm2.21fal 1363 . . . . 5 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → ⊥)
15083, 149rexlimddv 2588 . . . 4 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → ⊥)
151150inegd 1362 . . 3 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → ¬ 𝑋𝑃)
152 zsqcl 10525 . . . . 5 (𝑦 ∈ ℤ → (𝑦↑2) ∈ ℤ)
15317, 152syl 14 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → (𝑦↑2) ∈ ℤ)
154 zlelttric 9236 . . . 4 (((𝑦↑2) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑦↑2) ≤ 𝑃𝑃 < (𝑦↑2)))
155153, 35, 154syl2anc 409 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → ((𝑦↑2) ≤ 𝑃𝑃 < (𝑦↑2)))
15632, 151, 155mpjaodan 788 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → ¬ 𝑋𝑃)
1574, 156rexlimddv 2588 1 (𝜑 → ¬ 𝑋𝑃)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 103  wb 104  wo 698  wfal 1348  wcel 2136  wne 2336  wral 2444  wrex 2445  wss 3116   class class class wbr 3982  cfv 5188  (class class class)co 5842  cr 7752  0cc0 7753  1c1 7754   · cmul 7758   < clt 7933  cle 7934  cmin 8069   / cdiv 8568  cn 8857  2c2 8908  cz 9191  cuz 9466  +crp 9589  ...cfz 9944  cexp 10454  cdvds 11727  cprime 12039
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-coll 4097  ax-sep 4100  ax-nul 4108  ax-pow 4153  ax-pr 4187  ax-un 4411  ax-setind 4514  ax-iinf 4565  ax-cnex 7844  ax-resscn 7845  ax-1cn 7846  ax-1re 7847  ax-icn 7848  ax-addcl 7849  ax-addrcl 7850  ax-mulcl 7851  ax-mulrcl 7852  ax-addcom 7853  ax-mulcom 7854  ax-addass 7855  ax-mulass 7856  ax-distr 7857  ax-i2m1 7858  ax-0lt1 7859  ax-1rid 7860  ax-0id 7861  ax-rnegex 7862  ax-precex 7863  ax-cnre 7864  ax-pre-ltirr 7865  ax-pre-ltwlin 7866  ax-pre-lttrn 7867  ax-pre-apti 7868  ax-pre-ltadd 7869  ax-pre-mulgt0 7870  ax-pre-mulext 7871  ax-arch 7872  ax-caucvg 7873
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-stab 821  df-dc 825  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2297  df-ne 2337  df-nel 2432  df-ral 2449  df-rex 2450  df-reu 2451  df-rmo 2452  df-rab 2453  df-v 2728  df-sbc 2952  df-csb 3046  df-dif 3118  df-un 3120  df-in 3122  df-ss 3129  df-nul 3410  df-if 3521  df-pw 3561  df-sn 3582  df-pr 3583  df-op 3585  df-uni 3790  df-int 3825  df-iun 3868  df-br 3983  df-opab 4044  df-mpt 4045  df-tr 4081  df-id 4271  df-po 4274  df-iso 4275  df-iord 4344  df-on 4346  df-ilim 4347  df-suc 4349  df-iom 4568  df-xp 4610  df-rel 4611  df-cnv 4612  df-co 4613  df-dm 4614  df-rn 4615  df-res 4616  df-ima 4617  df-iota 5153  df-fun 5190  df-fn 5191  df-f 5192  df-f1 5193  df-fo 5194  df-f1o 5195  df-fv 5196  df-riota 5798  df-ov 5845  df-oprab 5846  df-mpo 5847  df-1st 6108  df-2nd 6109  df-recs 6273  df-frec 6359  df-1o 6384  df-2o 6385  df-er 6501  df-en 6707  df-pnf 7935  df-mnf 7936  df-xr 7937  df-ltxr 7938  df-le 7939  df-sub 8071  df-neg 8072  df-reap 8473  df-ap 8480  df-div 8569  df-inn 8858  df-2 8916  df-3 8917  df-4 8918  df-n0 9115  df-z 9192  df-uz 9467  df-q 9558  df-rp 9590  df-fz 9945  df-fzo 10078  df-fl 10205  df-mod 10258  df-seqfrec 10381  df-exp 10455  df-cj 10784  df-re 10785  df-im 10786  df-rsqrt 10940  df-abs 10941  df-dvds 11728  df-prm 12040
This theorem is referenced by:  isprm5  12074
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