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Theorem isprm5lem 12684
Description: Lemma for isprm5 12685. 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 10234 . . 3 (𝑋 ∈ (2...(𝑃 − 1)) → 𝑋 ∈ (ℤ‘2))
3 exprmfct 12681 . . 3 (𝑋 ∈ (ℤ‘2) → ∃𝑦 ∈ ℙ 𝑦𝑋)
41, 2, 33syl 17 . 2 (𝜑 → ∃𝑦 ∈ ℙ 𝑦𝑋)
5 simpr 110 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) → (𝑦↑2) ≤ 𝑃)
6 oveq1 6017 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑦 → (𝑧↑2) = (𝑦↑2))
76breq1d 4093 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑦 → ((𝑧↑2) ≤ 𝑃 ↔ (𝑦↑2) ≤ 𝑃))
8 breq1 4086 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑦 → (𝑧𝑃𝑦𝑃))
98notbid 671 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑦 → (¬ 𝑧𝑃 ↔ ¬ 𝑦𝑃))
107, 9imbi12d 234 . . . . . 6 (𝑧 = 𝑦 → (((𝑧↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑧𝑃) ↔ ((𝑦↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑦𝑃)))
11 isprm5lem.z . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑧 ∈ ℙ ((𝑧↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑧𝑃))
1211ad2antrr 488 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) → ∀𝑧 ∈ ℙ ((𝑧↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑧𝑃))
13 simplrl 535 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) → 𝑦 ∈ ℙ)
1410, 12, 13rspcdva 2912 . . . . 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 12654 . . . . . . 7 (𝑦 ∈ ℙ → 𝑦 ∈ ℤ)
1716ad2antrl 490 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → 𝑦 ∈ ℤ)
1817ad2antrr 488 . . . . 5 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦 ∈ ℤ)
19 elfzelz 10238 . . . . . . . 8 (𝑋 ∈ (2...(𝑃 − 1)) → 𝑋 ∈ ℤ)
201, 19syl 14 . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ ℤ)
2120ad2antrr 488 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑋 ∈ ℤ)
2221adantlr 477 . . . . 5 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑋 ∈ ℤ)
23 isprm5lem.p . . . . . . . 8 (𝜑𝑃 ∈ (ℤ‘2))
24 eluzelz 9748 . . . . . . . 8 (𝑃 ∈ (ℤ‘2) → 𝑃 ∈ ℤ)
2523, 24syl 14 . . . . . . 7 (𝜑𝑃 ∈ ℤ)
2625ad2antrr 488 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑃 ∈ ℤ)
2726adantlr 477 . . . . 5 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑃 ∈ ℤ)
28 simplrr 536 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦𝑋)
2928adantlr 477 . . . . 5 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦𝑋)
30 simpr 110 . . . . 5 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑋𝑃)
3118, 22, 27, 29, 30dvdstrd 12362 . . . 4 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦𝑃)
3215, 31mtand 669 . . 3 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) → ¬ 𝑋𝑃)
3317ad2antrr 488 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦 ∈ ℤ)
3421adantlr 477 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑋 ∈ ℤ)
3525adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → 𝑃 ∈ ℤ)
3635ad2antrr 488 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑃 ∈ ℤ)
3728adantlr 477 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦𝑋)
38 simpr 110 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑋𝑃)
3933, 34, 36, 37, 38dvdstrd 12362 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦𝑃)
4017adantr 276 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ∈ ℤ)
41 prmnn 12653 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 ∈ ℙ → 𝑦 ∈ ℕ)
4241nnne0d 9171 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ ℙ → 𝑦 ≠ 0)
4342ad2antrl 490 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → 𝑦 ≠ 0)
4443adantr 276 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ≠ 0)
4525ad2antrr 488 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑃 ∈ ℤ)
46 dvdsval2 12322 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ≠ 0 ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑦𝑃 ↔ (𝑃 / 𝑦) ∈ ℤ))
4740, 44, 45, 46syl3anc 1271 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑦𝑃 ↔ (𝑃 / 𝑦) ∈ ℤ))
4847adantr 276 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → (𝑦𝑃 ↔ (𝑃 / 𝑦) ∈ ℤ))
4939, 48mpbid 147 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → (𝑃 / 𝑦) ∈ ℤ)
5040zred 9585 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ∈ ℝ)
5150recnd 8191 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ∈ ℂ)
5251mulid2d 8181 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (1 · 𝑦) = 𝑦)
53 2nn 9288 . . . . . . . . . . . . . . 15 2 ∈ ℕ
54 fzssnn 10281 . . . . . . . . . . . . . . 15 (2 ∈ ℕ → (2...(𝑃 − 1)) ⊆ ℕ)
5553, 54ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . 14 (2...(𝑃 − 1)) ⊆ ℕ
5655, 1sselid 3222 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑋 ∈ ℕ)
5756ad2antrr 488 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑋 ∈ ℕ)
5857nnred 9139 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑋 ∈ ℝ)
5925zred 9585 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑃 ∈ ℝ)
6059ad2antrr 488 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑃 ∈ ℝ)
61 simplrr 536 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦𝑋)
62 dvdsle 12376 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑋 ∈ ℕ) → (𝑦𝑋𝑦𝑋))
6340, 57, 62syl2anc 411 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑦𝑋𝑦𝑋))
6461, 63mpd 13 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦𝑋)
65 elfzle2 10241 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑋 ∈ (2...(𝑃 − 1)) → 𝑋 ≤ (𝑃 − 1))
661, 65syl 14 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑋 ≤ (𝑃 − 1))
67 zltlem1 9520 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑋 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑋 < 𝑃𝑋 ≤ (𝑃 − 1)))
6820, 25, 67syl2anc 411 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑋 < 𝑃𝑋 ≤ (𝑃 − 1)))
6966, 68mpbird 167 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑋 < 𝑃)
7069ad2antrr 488 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑋 < 𝑃)
7150, 58, 60, 64, 70lelttrd 8287 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 < 𝑃)
7252, 71eqbrtrd 4105 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (1 · 𝑦) < 𝑃)
73 1red 8177 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 1 ∈ ℝ)
7441nnrpd 9907 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ ℙ → 𝑦 ∈ ℝ+)
7574ad2antrl 490 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → 𝑦 ∈ ℝ+)
7675adantr 276 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ∈ ℝ+)
7773, 60, 76ltmuldivd 9957 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → ((1 · 𝑦) < 𝑃 ↔ 1 < (𝑃 / 𝑦)))
7872, 77mpbid 147 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 1 < (𝑃 / 𝑦))
7978adantr 276 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 1 < (𝑃 / 𝑦))
80 eluz2b1 9813 . . . . . . 7 ((𝑃 / 𝑦) ∈ (ℤ‘2) ↔ ((𝑃 / 𝑦) ∈ ℤ ∧ 1 < (𝑃 / 𝑦)))
8149, 79, 80sylanbrc 417 . . . . . 6 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → (𝑃 / 𝑦) ∈ (ℤ‘2))
82 exprmfct 12681 . . . . . 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 12654 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ ℙ → 𝑤 ∈ ℤ)
8584ad2antrl 490 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑤 ∈ ℤ)
8649adantr 276 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑃 / 𝑦) ∈ ℤ)
8745ad2antrr 488 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑃 ∈ ℤ)
88 simprr 531 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))
8939adantr 276 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑦𝑃)
9044ad2antrr 488 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑦 ≠ 0)
91 divconjdvds 12381 . . . . . . . 8 ((𝑦𝑃𝑦 ≠ 0) → (𝑃 / 𝑦) ∥ 𝑃)
9289, 90, 91syl2anc 411 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑃 / 𝑦) ∥ 𝑃)
9385, 86, 87, 88, 92dvdstrd 12362 . . . . . 6 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑤𝑃)
9485zred 9585 . . . . . . . . 9 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑤 ∈ ℝ)
9594resqcld 10938 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑤↑2) ∈ ℝ)
9660ad2antrr 488 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑃 ∈ ℝ)
9781adantr 276 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑃 / 𝑦) ∈ (ℤ‘2))
98 eluz2nn 9778 . . . . . . . . . . . 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 9139 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑃 / 𝑦) ∈ ℝ)
101100resqcld 10938 . . . . . . . . 9 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → ((𝑃 / 𝑦)↑2) ∈ ℝ)
102 dvdsle 12376 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑤 ∈ ℤ ∧ (𝑃 / 𝑦) ∈ ℕ) → (𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦) → 𝑤 ≤ (𝑃 / 𝑦)))
10385, 99, 102syl2anc 411 . . . . . . . . . . 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 12653 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℙ → 𝑤 ∈ ℕ)
106105nnnn0d 9438 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 ∈ ℙ → 𝑤 ∈ ℕ0)
107106nn0ge0d 9441 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ ℙ → 0 ≤ 𝑤)
108107ad2antrl 490 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 0 ≤ 𝑤)
109 0red 8163 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 0 ∈ ℝ)
110 1red 8177 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 1 ∈ ℝ)
111 0le1 8644 . . . . . . . . . . . . 13 0 ≤ 1
112111a1i 9 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 0 ≤ 1)
11399nnge1d 9169 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 1 ≤ (𝑃 / 𝑦))
114109, 110, 100, 112, 113letrd 8286 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 0 ≤ (𝑃 / 𝑦))
11594, 100, 108, 114le2sqd 10944 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑤 ≤ (𝑃 / 𝑦) ↔ (𝑤↑2) ≤ ((𝑃 / 𝑦)↑2)))
116104, 115mpbid 147 . . . . . . . . 9 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑤↑2) ≤ ((𝑃 / 𝑦)↑2))
11760recnd 8191 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑃 ∈ ℂ)
11841ad2antrl 490 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → 𝑦 ∈ ℕ)
119118adantr 276 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ∈ ℕ)
120119nnap0d 9172 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 # 0)
121117, 51, 120sqdivapd 10925 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → ((𝑃 / 𝑦)↑2) = ((𝑃↑2) / (𝑦↑2)))
122117sqvald 10909 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑃↑2) = (𝑃 · 𝑃))
12350resqcld 10938 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑦↑2) ∈ ℝ)
124 eluz2nn 9778 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑃 ∈ (ℤ‘2) → 𝑃 ∈ ℕ)
12523, 124syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑃 ∈ ℕ)
126125nnrpd 9907 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑃 ∈ ℝ+)
127126ad2antrr 488 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑃 ∈ ℝ+)
128 simpr 110 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑃 < (𝑦↑2))
12960, 123, 127, 128ltmul2dd 9966 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑃 · 𝑃) < (𝑃 · (𝑦↑2)))
130122, 129eqbrtrd 4105 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑃↑2) < (𝑃 · (𝑦↑2)))
13160resqcld 10938 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑃↑2) ∈ ℝ)
132119nnsqcld 10933 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑦↑2) ∈ ℕ)
133132nnrpd 9907 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑦↑2) ∈ ℝ+)
134131, 60, 133ltdivmul2d 9962 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (((𝑃↑2) / (𝑦↑2)) < 𝑃 ↔ (𝑃↑2) < (𝑃 · (𝑦↑2))))
135130, 134mpbird 167 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → ((𝑃↑2) / (𝑦↑2)) < 𝑃)
136121, 135eqbrtrd 4105 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → ((𝑃 / 𝑦)↑2) < 𝑃)
137136ad2antrr 488 . . . . . . . . 9 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → ((𝑃 / 𝑦)↑2) < 𝑃)
13895, 101, 96, 116, 137lelttrd 8287 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑤↑2) < 𝑃)
13995, 96, 138ltled 8281 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑤↑2) ≤ 𝑃)
140 oveq1 6017 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = 𝑤 → (𝑧↑2) = (𝑤↑2))
141140breq1d 4093 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑤 → ((𝑧↑2) ≤ 𝑃 ↔ (𝑤↑2) ≤ 𝑃))
142 breq1 4086 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = 𝑤 → (𝑧𝑃𝑤𝑃))
143142notbid 671 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑤 → (¬ 𝑧𝑃 ↔ ¬ 𝑤𝑃))
144141, 143imbi12d 234 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑤 → (((𝑧↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑧𝑃) ↔ ((𝑤↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑤𝑃)))
14511ad4antr 494 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → ∀𝑧 ∈ ℙ ((𝑧↑2) ≤ 𝑃 → ¬ 𝑧𝑃))
146 simprl 529 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑤 ∈ ℙ)
147144, 145, 146rspcdva 2912 . . . . . . 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 1415 . . . . 5 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → ⊥)
15083, 149rexlimddv 2653 . . . 4 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → ⊥)
151150inegd 1414 . . 3 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → ¬ 𝑋𝑃)
152 zsqcl 10849 . . . . 5 (𝑦 ∈ ℤ → (𝑦↑2) ∈ ℤ)
15317, 152syl 14 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → (𝑦↑2) ∈ ℤ)
154 zlelttric 9507 . . . 4 (((𝑦↑2) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑦↑2) ≤ 𝑃𝑃 < (𝑦↑2)))
155153, 35, 154syl2anc 411 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → ((𝑦↑2) ≤ 𝑃𝑃 < (𝑦↑2)))
15632, 151, 155mpjaodan 803 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → ¬ 𝑋𝑃)
1574, 156rexlimddv 2653 1 (𝜑 → ¬ 𝑋𝑃)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 104  wb 105  wo 713  wfal 1400  wcel 2200  wne 2400  wral 2508  wrex 2509  wss 3197   class class class wbr 4083  cfv 5321  (class class class)co 6010  cr 8014  0cc0 8015  1c1 8016   · cmul 8020   < clt 8197  cle 8198  cmin 8333   / cdiv 8835  cn 9126  2c2 9177  cz 9462  cuz 9738  +crp 9866  ...cfz 10221  cexp 10777  cdvds 12319  cprime 12650
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 714  ax-5 1493  ax-7 1494  ax-gen 1495  ax-ie1 1539  ax-ie2 1540  ax-8 1550  ax-10 1551  ax-11 1552  ax-i12 1553  ax-bndl 1555  ax-4 1556  ax-17 1572  ax-i9 1576  ax-ial 1580  ax-i5r 1581  ax-13 2202  ax-14 2203  ax-ext 2211  ax-coll 4199  ax-sep 4202  ax-nul 4210  ax-pow 4259  ax-pr 4294  ax-un 4525  ax-setind 4630  ax-iinf 4681  ax-cnex 8106  ax-resscn 8107  ax-1cn 8108  ax-1re 8109  ax-icn 8110  ax-addcl 8111  ax-addrcl 8112  ax-mulcl 8113  ax-mulrcl 8114  ax-addcom 8115  ax-mulcom 8116  ax-addass 8117  ax-mulass 8118  ax-distr 8119  ax-i2m1 8120  ax-0lt1 8121  ax-1rid 8122  ax-0id 8123  ax-rnegex 8124  ax-precex 8125  ax-cnre 8126  ax-pre-ltirr 8127  ax-pre-ltwlin 8128  ax-pre-lttrn 8129  ax-pre-apti 8130  ax-pre-ltadd 8131  ax-pre-mulgt0 8132  ax-pre-mulext 8133  ax-arch 8134  ax-caucvg 8135
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 836  df-dc 840  df-3or 1003  df-3an 1004  df-tru 1398  df-fal 1401  df-nf 1507  df-sb 1809  df-eu 2080  df-mo 2081  df-clab 2216  df-cleq 2222  df-clel 2225  df-nfc 2361  df-ne 2401  df-nel 2496  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rmo 2516  df-rab 2517  df-v 2801  df-sbc 3029  df-csb 3125  df-dif 3199  df-un 3201  df-in 3203  df-ss 3210  df-nul 3492  df-if 3603  df-pw 3651  df-sn 3672  df-pr 3673  df-op 3675  df-uni 3889  df-int 3924  df-iun 3967  df-br 4084  df-opab 4146  df-mpt 4147  df-tr 4183  df-id 4385  df-po 4388  df-iso 4389  df-iord 4458  df-on 4460  df-ilim 4461  df-suc 4463  df-iom 4684  df-xp 4726  df-rel 4727  df-cnv 4728  df-co 4729  df-dm 4730  df-rn 4731  df-res 4732  df-ima 4733  df-iota 5281  df-fun 5323  df-fn 5324  df-f 5325  df-f1 5326  df-fo 5327  df-f1o 5328  df-fv 5329  df-riota 5963  df-ov 6013  df-oprab 6014  df-mpo 6015  df-1st 6295  df-2nd 6296  df-recs 6462  df-frec 6548  df-1o 6573  df-2o 6574  df-er 6693  df-en 6901  df-pnf 8199  df-mnf 8200  df-xr 8201  df-ltxr 8202  df-le 8203  df-sub 8335  df-neg 8336  df-reap 8738  df-ap 8745  df-div 8836  df-inn 9127  df-2 9185  df-3 9186  df-4 9187  df-n0 9386  df-z 9463  df-uz 9739  df-q 9832  df-rp 9867  df-fz 10222  df-fzo 10356  df-fl 10507  df-mod 10562  df-seqfrec 10687  df-exp 10778  df-cj 11374  df-re 11375  df-im 11376  df-rsqrt 11530  df-abs 11531  df-dvds 12320  df-prm 12651
This theorem is referenced by:  isprm5  12685
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