Theorem prime 9311

Description: Two ways to express "𝐴 is a prime number (or 1)". (Contributed by NM, 4-May-2005.)

Assertion

Ref	Expression
prime	⊢ (𝐴 ∈ ℕ → (∀𝑥 ∈ ℕ ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴)) ↔ ∀𝑥 ∈ ℕ ((1 < 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴)))

Distinct variable group:   𝑥,𝐴

Proof of Theorem prime

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nnz 9231	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → 𝑥 ∈ ℤ)
2		1z 9238	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℤ
3		zdceq 9287	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → DECID 𝑥 = 1)
4	2, 3	mpan2 423	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ℤ → DECID 𝑥 = 1)
5		dfordc 887	. . . . . . . 8 ⊢ (DECID 𝑥 = 1 → ((𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴) ↔ (¬ 𝑥 = 1 → 𝑥 = 𝐴)))
6		df-ne 2341	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ≠ 1 ↔ ¬ 𝑥 = 1)
7	6	imbi1i 237	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ≠ 1 → 𝑥 = 𝐴) ↔ (¬ 𝑥 = 1 → 𝑥 = 𝐴))
8	5, 7	bitr4di 197	. . . . . . 7 ⊢ (DECID 𝑥 = 1 → ((𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴) ↔ (𝑥 ≠ 1 → 𝑥 = 𝐴)))
9	1, 4, 8	3syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → ((𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴) ↔ (𝑥 ≠ 1 → 𝑥 = 𝐴)))
10	9	imbi2d 229	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → (((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴)) ↔ ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 ≠ 1 → 𝑥 = 𝐴))))
11		impexp 261	. . . . . 6 ⊢ (((𝑥 ≠ 1 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴) ↔ (𝑥 ≠ 1 → ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → 𝑥 = 𝐴)))
12		bi2.04 247	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ≠ 1 → ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → 𝑥 = 𝐴)) ↔ ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 ≠ 1 → 𝑥 = 𝐴)))
13	11, 12	bitri 183	. . . . 5 ⊢ (((𝑥 ≠ 1 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴) ↔ ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 ≠ 1 → 𝑥 = 𝐴)))
14	10, 13	bitr4di 197	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → (((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴)) ↔ ((𝑥 ≠ 1 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴)))
15	14	adantl 275	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴)) ↔ ((𝑥 ≠ 1 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴)))
16		nngt1ne1 8913	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → (1 < 𝑥 ↔ 𝑥 ≠ 1))
17	16	adantl 275	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (1 < 𝑥 ↔ 𝑥 ≠ 1))
18	17	anbi1d 462	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((1 < 𝑥 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) ↔ (𝑥 ≠ 1 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ)))
19		nnz 9231	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝐴 / 𝑥) ∈ ℤ)
20		nnre 8885	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → 𝑥 ∈ ℝ)
21		gtndiv 9307	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝐴 < 𝑥) → ¬ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℤ)
22	21	3expia 1200	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → (𝐴 < 𝑥 → ¬ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℤ))
23	20, 22	sylan 281	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → (𝐴 < 𝑥 → ¬ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℤ))
24	23	con2d 619	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℤ → ¬ 𝐴 < 𝑥))
25		nnre 8885	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ → 𝐴 ∈ ℝ)
26		lenlt 7995	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (𝑥 ≤ 𝐴 ↔ ¬ 𝐴 < 𝑥))
27	20, 25, 26	syl2an 287	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → (𝑥 ≤ 𝐴 ↔ ¬ 𝐴 < 𝑥))
28	24, 27	sylibrd 168	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℤ → 𝑥 ≤ 𝐴))
29	28	ancoms 266	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℤ → 𝑥 ≤ 𝐴))
30	19, 29	syl5 32	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → 𝑥 ≤ 𝐴))
31	30	pm4.71rd 392	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ ↔ (𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ)))
32	31	anbi2d 461	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((1 < 𝑥 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) ↔ (1 < 𝑥 ∧ (𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ))))
33		3anass 977	. . . . . 6 ⊢ ((1 < 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) ↔ (1 < 𝑥 ∧ (𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ)))
34	32, 33	bitr4di 197	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((1 < 𝑥 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) ↔ (1 < 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ)))
35	18, 34	bitr3d 189	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑥 ≠ 1 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) ↔ (1 < 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ)))
36	35	imbi1d 230	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((𝑥 ≠ 1 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴) ↔ ((1 < 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴)))
37	15, 36	bitrd 187	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴)) ↔ ((1 < 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴)))
38	37	ralbidva 2466	1 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ → (∀𝑥 ∈ ℕ ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴)) ↔ ∀𝑥 ∈ ℕ ((1 < 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   ∨ wo 703  DECID wdc 829   ∧ w3a 973   = wceq 1348   ∈ wcel 2141   ≠ wne 2340  ∀wral 2448   class class class wbr 3989  (class class class)co 5853  ℝcr 7773  1c1 7775   < clt 7954   ≤ cle 7955   / cdiv 8589  ℕcn 8878  ℤcz 9212

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-sep 4107  ax-pow 4160  ax-pr 4194  ax-un 4418  ax-setind 4521  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

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-dif 3123  df-un 3125  df-in 3127  df-ss 3134  df-pw 3568  df-sn 3589  df-pr 3590  df-op 3592  df-uni 3797  df-int 3832  df-br 3990  df-opab 4051  df-id 4278  df-po 4281  df-iso 4282  df-xp 4617  df-rel 4618  df-cnv 4619  df-co 4620  df-dm 4621  df-iota 5160  df-fun 5200  df-fv 5206  df-riota 5809  df-ov 5856  df-oprab 5857  df-mpo 5858  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-n0 9136  df-z 9213

This theorem is referenced by:  infpnlem1  12311