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Theorem isprm5lem 12336
Description: Lemma for isprm5 12337. 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 10115 . . 3 (𝑋 ∈ (2...(𝑃 − 1)) → 𝑋 ∈ (ℤ‘2))
3 exprmfct 12333 . . 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 5932 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑦 → (𝑧↑2) = (𝑦↑2))
76breq1d 4044 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑦 → ((𝑧↑2) ≤ 𝑃 ↔ (𝑦↑2) ≤ 𝑃))
8 breq1 4037 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑦 → (𝑧𝑃𝑦𝑃))
98notbid 668 . . . . . . 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 2873 . . . . 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 12306 . . . . . . 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 10119 . . . . . . . 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 9629 . . . . . . . 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 12014 . . . 4 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ (𝑦↑2) ≤ 𝑃) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦𝑃)
3215, 31mtand 666 . . 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 12014 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → 𝑦𝑃)
4017adantr 276 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ∈ ℤ)
41 prmnn 12305 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 ∈ ℙ → 𝑦 ∈ ℕ)
4241nnne0d 9054 . . . . . . . . . . . 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 11974 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ≠ 0 ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑦𝑃 ↔ (𝑃 / 𝑦) ∈ ℤ))
4740, 44, 45, 46syl3anc 1249 . . . . . . . . 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 9467 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ∈ ℝ)
5150recnd 8074 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 ∈ ℂ)
5251mulid2d 8064 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (1 · 𝑦) = 𝑦)
53 2nn 9171 . . . . . . . . . . . . . . 15 2 ∈ ℕ
54 fzssnn 10162 . . . . . . . . . . . . . . 15 (2 ∈ ℕ → (2...(𝑃 − 1)) ⊆ ℕ)
5553, 54ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . 14 (2...(𝑃 − 1)) ⊆ ℕ
5655, 1sselid 3182 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑋 ∈ ℕ)
5756ad2antrr 488 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑋 ∈ ℕ)
5857nnred 9022 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑋 ∈ ℝ)
5925zred 9467 . . . . . . . . . . . 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 12028 . . . . . . . . . . . . 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 10122 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑋 ∈ (2...(𝑃 − 1)) → 𝑋 ≤ (𝑃 − 1))
661, 65syl 14 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑋 ≤ (𝑃 − 1))
67 zltlem1 9402 . . . . . . . . . . . . . 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 8170 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 < 𝑃)
7252, 71eqbrtrd 4056 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (1 · 𝑦) < 𝑃)
73 1red 8060 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 1 ∈ ℝ)
7441nnrpd 9788 . . . . . . . . . . . 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 9838 . . . . . . . . 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 9694 . . . . . . 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 12333 . . . . . 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 12306 . . . . . . . 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 12033 . . . . . . . 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 12014 . . . . . 6 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑤𝑃)
9485zred 9467 . . . . . . . . 9 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 𝑤 ∈ ℝ)
9594resqcld 10810 . . . . . . . 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 9659 . . . . . . . . . . . 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 9022 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑃 / 𝑦) ∈ ℝ)
101100resqcld 10810 . . . . . . . . 9 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → ((𝑃 / 𝑦)↑2) ∈ ℝ)
102 dvdsle 12028 . . . . . . . . . . . 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 12305 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℙ → 𝑤 ∈ ℕ)
106105nnnn0d 9321 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 ∈ ℙ → 𝑤 ∈ ℕ0)
107106nn0ge0d 9324 . . . . . . . . . . . 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 8046 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 0 ∈ ℝ)
110 1red 8060 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 1 ∈ ℝ)
111 0le1 8527 . . . . . . . . . . . . 13 0 ≤ 1
112111a1i 9 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 0 ≤ 1)
11399nnge1d 9052 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 1 ≤ (𝑃 / 𝑦))
114109, 110, 100, 112, 113letrd 8169 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → 0 ≤ (𝑃 / 𝑦))
11594, 100, 108, 114le2sqd 10816 . . . . . . . . . 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 8074 . . . . . . . . . . . 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 9055 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → 𝑦 # 0)
121117, 51, 120sqdivapd 10797 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → ((𝑃 / 𝑦)↑2) = ((𝑃↑2) / (𝑦↑2)))
122117sqvald 10781 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑃↑2) = (𝑃 · 𝑃))
12350resqcld 10810 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑦↑2) ∈ ℝ)
124 eluz2nn 9659 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑃 ∈ (ℤ‘2) → 𝑃 ∈ ℕ)
12523, 124syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑃 ∈ ℕ)
126125nnrpd 9788 . . . . . . . . . . . . . . 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 9847 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑃 · 𝑃) < (𝑃 · (𝑦↑2)))
130122, 129eqbrtrd 4056 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑃↑2) < (𝑃 · (𝑦↑2)))
13160resqcld 10810 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑃↑2) ∈ ℝ)
132119nnsqcld 10805 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑦↑2) ∈ ℕ)
133132nnrpd 9788 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → (𝑦↑2) ∈ ℝ+)
134131, 60, 133ltdivmul2d 9843 . . . . . . . . . . . 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 4056 . . . . . . . . . 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 8170 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑤↑2) < 𝑃)
13995, 96, 138ltled 8164 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → (𝑤↑2) ≤ 𝑃)
140 oveq1 5932 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = 𝑤 → (𝑧↑2) = (𝑤↑2))
141140breq1d 4044 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑤 → ((𝑧↑2) ≤ 𝑃 ↔ (𝑤↑2) ≤ 𝑃))
142 breq1 4037 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = 𝑤 → (𝑧𝑃𝑤𝑃))
143142notbid 668 . . . . . . . . 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 2873 . . . . . . 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 1384 . . . . 5 (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) ∧ (𝑤 ∈ ℙ ∧ 𝑤 ∥ (𝑃 / 𝑦))) → ⊥)
15083, 149rexlimddv 2619 . . . 4 ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) ∧ 𝑋𝑃) → ⊥)
151150inegd 1383 . . 3 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) ∧ 𝑃 < (𝑦↑2)) → ¬ 𝑋𝑃)
152 zsqcl 10721 . . . . 5 (𝑦 ∈ ℤ → (𝑦↑2) ∈ ℤ)
15317, 152syl 14 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → (𝑦↑2) ∈ ℤ)
154 zlelttric 9390 . . . 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 799 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℙ ∧ 𝑦𝑋)) → ¬ 𝑋𝑃)
1574, 156rexlimddv 2619 1 (𝜑 → ¬ 𝑋𝑃)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 104  wb 105  wo 709  wfal 1369  wcel 2167  wne 2367  wral 2475  wrex 2476  wss 3157   class class class wbr 4034  cfv 5259  (class class class)co 5925  cr 7897  0cc0 7898  1c1 7899   · cmul 7903   < clt 8080  cle 8081  cmin 8216   / cdiv 8718  cn 9009  2c2 9060  cz 9345  cuz 9620  +crp 9747  ...cfz 10102  cexp 10649  cdvds 11971  cprime 12302
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 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4149  ax-sep 4152  ax-nul 4160  ax-pow 4208  ax-pr 4243  ax-un 4469  ax-setind 4574  ax-iinf 4625  ax-cnex 7989  ax-resscn 7990  ax-1cn 7991  ax-1re 7992  ax-icn 7993  ax-addcl 7994  ax-addrcl 7995  ax-mulcl 7996  ax-mulrcl 7997  ax-addcom 7998  ax-mulcom 7999  ax-addass 8000  ax-mulass 8001  ax-distr 8002  ax-i2m1 8003  ax-0lt1 8004  ax-1rid 8005  ax-0id 8006  ax-rnegex 8007  ax-precex 8008  ax-cnre 8009  ax-pre-ltirr 8010  ax-pre-ltwlin 8011  ax-pre-lttrn 8012  ax-pre-apti 8013  ax-pre-ltadd 8014  ax-pre-mulgt0 8015  ax-pre-mulext 8016  ax-arch 8017  ax-caucvg 8018
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 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-nel 2463  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rmo 2483  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3452  df-if 3563  df-pw 3608  df-sn 3629  df-pr 3630  df-op 3632  df-uni 3841  df-int 3876  df-iun 3919  df-br 4035  df-opab 4096  df-mpt 4097  df-tr 4133  df-id 4329  df-po 4332  df-iso 4333  df-iord 4402  df-on 4404  df-ilim 4405  df-suc 4407  df-iom 4628  df-xp 4670  df-rel 4671  df-cnv 4672  df-co 4673  df-dm 4674  df-rn 4675  df-res 4676  df-ima 4677  df-iota 5220  df-fun 5261  df-fn 5262  df-f 5263  df-f1 5264  df-fo 5265  df-f1o 5266  df-fv 5267  df-riota 5880  df-ov 5928  df-oprab 5929  df-mpo 5930  df-1st 6207  df-2nd 6208  df-recs 6372  df-frec 6458  df-1o 6483  df-2o 6484  df-er 6601  df-en 6809  df-pnf 8082  df-mnf 8083  df-xr 8084  df-ltxr 8085  df-le 8086  df-sub 8218  df-neg 8219  df-reap 8621  df-ap 8628  df-div 8719  df-inn 9010  df-2 9068  df-3 9069  df-4 9070  df-n0 9269  df-z 9346  df-uz 9621  df-q 9713  df-rp 9748  df-fz 10103  df-fzo 10237  df-fl 10379  df-mod 10434  df-seqfrec 10559  df-exp 10650  df-cj 11026  df-re 11027  df-im 11028  df-rsqrt 11182  df-abs 11183  df-dvds 11972  df-prm 12303
This theorem is referenced by:  isprm5  12337
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