Theorem pcfaclem 12301

Description: Lemma for pcfac 12302. (Contributed by Mario Carneiro, 20-May-2014.)

Assertion

Ref	Expression
pcfaclem	⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (⌊‘(𝑁 / (𝑃↑𝑀))) = 0)

Proof of Theorem pcfaclem

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nn0ge0 9160	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 0 ≤ 𝑁)
2	1	3ad2ant1 1013	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 0 ≤ 𝑁)
3		nn0re 9144	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 𝑁 ∈ ℝ)
4	3	3ad2ant1 1013	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 𝑁 ∈ ℝ)
5		prmnn 12064	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
6	5	3ad2ant3 1015	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 𝑃 ∈ ℕ)
7		eluznn0 9558	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → 𝑀 ∈ ℕ0)
8	7	3adant3 1012	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 𝑀 ∈ ℕ0)
9	6, 8	nnexpcld 10631	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (𝑃↑𝑀) ∈ ℕ)
10	9	nnred 8891	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (𝑃↑𝑀) ∈ ℝ)
11	9	nngt0d 8922	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 0 < (𝑃↑𝑀))
12		ge0div 8787	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℝ ∧ (𝑃↑𝑀) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝑃↑𝑀)) → (0 ≤ 𝑁 ↔ 0 ≤ (𝑁 / (𝑃↑𝑀))))
13	4, 10, 11, 12	syl3anc 1233	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (0 ≤ 𝑁 ↔ 0 ≤ (𝑁 / (𝑃↑𝑀))))
14	2, 13	mpbid 146	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 0 ≤ (𝑁 / (𝑃↑𝑀)))
15	8	nn0red 9189	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 𝑀 ∈ ℝ)
16		eluzle 9499	. . . . . . 7 ⊢ (𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → 𝑁 ≤ 𝑀)
17	16	3ad2ant2 1014	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 𝑁 ≤ 𝑀)
18		prmuz2 12085	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘2))
19	18	3ad2ant3 1015	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘2))
20		bernneq3 10598	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → 𝑀 < (𝑃↑𝑀))
21	19, 8, 20	syl2anc 409	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 𝑀 < (𝑃↑𝑀))
22	4, 15, 10, 17, 21	lelttrd 8044	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 𝑁 < (𝑃↑𝑀))
23	9	nncnd 8892	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (𝑃↑𝑀) ∈ ℂ)
24	23	mulid1d 7937	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → ((𝑃↑𝑀) · 1) = (𝑃↑𝑀))
25	22, 24	breqtrrd 4017	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 𝑁 < ((𝑃↑𝑀) · 1))
26		1red 7935	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 1 ∈ ℝ)
27		ltdivmul 8792	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ ((𝑃↑𝑀) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝑃↑𝑀))) → ((𝑁 / (𝑃↑𝑀)) < 1 ↔ 𝑁 < ((𝑃↑𝑀) · 1)))
28	4, 26, 10, 11, 27	syl112anc 1237	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → ((𝑁 / (𝑃↑𝑀)) < 1 ↔ 𝑁 < ((𝑃↑𝑀) · 1)))
29	25, 28	mpbird 166	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (𝑁 / (𝑃↑𝑀)) < 1)
30		0p1e1 8992	. . 3 ⊢ (0 + 1) = 1
31	29, 30	breqtrrdi 4031	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (𝑁 / (𝑃↑𝑀)) < (0 + 1))
32		simp1 992	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 𝑁 ∈ ℕ0)
33	32	nn0zd 9332	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → 𝑁 ∈ ℤ)
34		znq 9583	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑃↑𝑀) ∈ ℕ) → (𝑁 / (𝑃↑𝑀)) ∈ ℚ)
35	33, 9, 34	syl2anc 409	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (𝑁 / (𝑃↑𝑀)) ∈ ℚ)
36		0z 9223	. . 3 ⊢ 0 ∈ ℤ
37		flqbi 10246	. . 3 ⊢ (((𝑁 / (𝑃↑𝑀)) ∈ ℚ ∧ 0 ∈ ℤ) → ((⌊‘(𝑁 / (𝑃↑𝑀))) = 0 ↔ (0 ≤ (𝑁 / (𝑃↑𝑀)) ∧ (𝑁 / (𝑃↑𝑀)) < (0 + 1))))
38	35, 36, 37	sylancl 411	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → ((⌊‘(𝑁 / (𝑃↑𝑀))) = 0 ↔ (0 ≤ (𝑁 / (𝑃↑𝑀)) ∧ (𝑁 / (𝑃↑𝑀)) < (0 + 1))))
39	14, 31, 38	mpbir2and 939	1 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (⌊‘(𝑁 / (𝑃↑𝑀))) = 0)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   ∧ w3a 973   = wceq 1348   ∈ wcel 2141   class class class wbr 3989  ‘cfv 5198  (class class class)co 5853  ℝcr 7773  0cc0 7774  1c1 7775   + caddc 7777   · cmul 7779   < clt 7954   ≤ cle 7955   / cdiv 8589  ℕcn 8878  2c2 8929  ℕ₀cn0 9135  ℤcz 9212  ℤ_≥cuz 9487  ℚcq 9578  ⌊cfl 10224  ↑cexp 10475  ℙcprime 12061

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 609  ax-in2 610  ax-io 704  ax-5 1440  ax-7 1441  ax-gen 1442  ax-ie1 1486  ax-ie2 1487  ax-8 1497  ax-10 1498  ax-11 1499  ax-i12 1500  ax-bndl 1502  ax-4 1503  ax-17 1519  ax-i9 1523  ax-ial 1527  ax-i5r 1528  ax-13 2143  ax-14 2144  ax-ext 2152  ax-coll 4104  ax-sep 4107  ax-nul 4115  ax-pow 4160  ax-pr 4194  ax-un 4418  ax-setind 4521  ax-iinf 4572  ax-cnex 7865  ax-resscn 7866  ax-1cn 7867  ax-1re 7868  ax-icn 7869  ax-addcl 7870  ax-addrcl 7871  ax-mulcl 7872  ax-mulrcl 7873  ax-addcom 7874  ax-mulcom 7875  ax-addass 7876  ax-mulass 7877  ax-distr 7878  ax-i2m1 7879  ax-0lt1 7880  ax-1rid 7881  ax-0id 7882  ax-rnegex 7883  ax-precex 7884  ax-cnre 7885  ax-pre-ltirr 7886  ax-pre-ltwlin 7887  ax-pre-lttrn 7888  ax-pre-apti 7889  ax-pre-ltadd 7890  ax-pre-mulgt0 7891  ax-pre-mulext 7892  ax-arch 7893  ax-caucvg 7894

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 830  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1351  df-fal 1354  df-nf 1454  df-sb 1756  df-eu 2022  df-mo 2023  df-clab 2157  df-cleq 2163  df-clel 2166  df-nfc 2301  df-ne 2341  df-nel 2436  df-ral 2453  df-rex 2454  df-reu 2455  df-rmo 2456  df-rab 2457  df-v 2732  df-sbc 2956  df-csb 3050  df-dif 3123  df-un 3125  df-in 3127  df-ss 3134  df-nul 3415  df-if 3527  df-pw 3568  df-sn 3589  df-pr 3590  df-op 3592  df-uni 3797  df-int 3832  df-iun 3875  df-br 3990  df-opab 4051  df-mpt 4052  df-tr 4088  df-id 4278  df-po 4281  df-iso 4282  df-iord 4351  df-on 4353  df-ilim 4354  df-suc 4356  df-iom 4575  df-xp 4617  df-rel 4618  df-cnv 4619  df-co 4620  df-dm 4621  df-rn 4622  df-res 4623  df-ima 4624  df-iota 5160  df-fun 5200  df-fn 5201  df-f 5202  df-f1 5203  df-fo 5204  df-f1o 5205  df-fv 5206  df-riota 5809  df-ov 5856  df-oprab 5857  df-mpo 5858  df-1st 6119  df-2nd 6120  df-recs 6284  df-frec 6370  df-1o 6395  df-2o 6396  df-er 6513  df-en 6719  df-pnf 7956  df-mnf 7957  df-xr 7958  df-ltxr 7959  df-le 7960  df-sub 8092  df-neg 8093  df-reap 8494  df-ap 8501  df-div 8590  df-inn 8879  df-2 8937  df-3 8938  df-4 8939  df-n0 9136  df-z 9213  df-uz 9488  df-q 9579  df-rp 9611  df-fl 10226  df-seqfrec 10402  df-exp 10476  df-cj 10806  df-re 10807  df-im 10808  df-rsqrt 10962  df-abs 10963  df-dvds 11750  df-prm 12062

This theorem is referenced by:  pcfac  12302