Theorem prime 9579

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 9498	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → 𝑥 ∈ ℤ)
2		1z 9505	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℤ
3		zdceq 9555	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → DECID 𝑥 = 1)
4	2, 3	mpan2 425	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ℤ → DECID 𝑥 = 1)
5		dfordc 899	. . . . . . . 8 ⊢ (DECID 𝑥 = 1 → ((𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴) ↔ (¬ 𝑥 = 1 → 𝑥 = 𝐴)))
6		df-ne 2403	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ≠ 1 ↔ ¬ 𝑥 = 1)
7	6	imbi1i 238	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ≠ 1 → 𝑥 = 𝐴) ↔ (¬ 𝑥 = 1 → 𝑥 = 𝐴))
8	5, 7	bitr4di 198	. . . . . . 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 230	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → (((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴)) ↔ ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 ≠ 1 → 𝑥 = 𝐴))))
11		impexp 263	. . . . . 6 ⊢ (((𝑥 ≠ 1 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴) ↔ (𝑥 ≠ 1 → ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → 𝑥 = 𝐴)))
12		bi2.04 248	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ≠ 1 → ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → 𝑥 = 𝐴)) ↔ ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 ≠ 1 → 𝑥 = 𝐴)))
13	11, 12	bitri 184	. . . . 5 ⊢ (((𝑥 ≠ 1 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴) ↔ ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 ≠ 1 → 𝑥 = 𝐴)))
14	10, 13	bitr4di 198	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → (((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴)) ↔ ((𝑥 ≠ 1 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴)))
15	14	adantl 277	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴)) ↔ ((𝑥 ≠ 1 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴)))
16		nngt1ne1 9178	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → (1 < 𝑥 ↔ 𝑥 ≠ 1))
17	16	adantl 277	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (1 < 𝑥 ↔ 𝑥 ≠ 1))
18	17	anbi1d 465	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((1 < 𝑥 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) ↔ (𝑥 ≠ 1 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ)))
19		nnz 9498	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝐴 / 𝑥) ∈ ℤ)
20		nnre 9150	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → 𝑥 ∈ ℝ)
21		gtndiv 9575	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝐴 < 𝑥) → ¬ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℤ)
22	21	3expia 1231	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → (𝐴 < 𝑥 → ¬ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℤ))
23	20, 22	sylan 283	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → (𝐴 < 𝑥 → ¬ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℤ))
24	23	con2d 629	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℤ → ¬ 𝐴 < 𝑥))
25		nnre 9150	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ → 𝐴 ∈ ℝ)
26		lenlt 8255	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (𝑥 ≤ 𝐴 ↔ ¬ 𝐴 < 𝑥))
27	20, 25, 26	syl2an 289	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → (𝑥 ≤ 𝐴 ↔ ¬ 𝐴 < 𝑥))
28	24, 27	sylibrd 169	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℤ → 𝑥 ≤ 𝐴))
29	28	ancoms 268	. . . . . . . . 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 394	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ ↔ (𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ)))
32	31	anbi2d 464	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((1 < 𝑥 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) ↔ (1 < 𝑥 ∧ (𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ))))
33		3anass 1008	. . . . . 6 ⊢ ((1 < 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) ↔ (1 < 𝑥 ∧ (𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ)))
34	32, 33	bitr4di 198	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((1 < 𝑥 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) ↔ (1 < 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ)))
35	18, 34	bitr3d 190	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑥 ≠ 1 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) ↔ (1 < 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ)))
36	35	imbi1d 231	. . 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 188	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ → (𝑥 = 1 ∨ 𝑥 = 𝐴)) ↔ ((1 < 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐴 ∧ (𝐴 / 𝑥) ∈ ℕ) → 𝑥 = 𝐴)))
38	37	ralbidva 2528	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 104   ↔ wb 105   ∨ wo 715  DECID wdc 841   ∧ w3a 1004   = wceq 1397   ∈ wcel 2202   ≠ wne 2402  ∀wral 2510   class class class wbr 4088  (class class class)co 6018  ℝcr 8031  1c1 8033   < clt 8214   ≤ cle 8215   / cdiv 8852  ℕcn 9143  ℤcz 9479

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 619  ax-in2 620  ax-io 716  ax-5 1495  ax-7 1496  ax-gen 1497  ax-ie1 1541  ax-ie2 1542  ax-8 1552  ax-10 1553  ax-11 1554  ax-i12 1555  ax-bndl 1557  ax-4 1558  ax-17 1574  ax-i9 1578  ax-ial 1582  ax-i5r 1583  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-sep 4207  ax-pow 4264  ax-pr 4299  ax-un 4530  ax-setind 4635  ax-cnex 8123  ax-resscn 8124  ax-1cn 8125  ax-1re 8126  ax-icn 8127  ax-addcl 8128  ax-addrcl 8129  ax-mulcl 8130  ax-mulrcl 8131  ax-addcom 8132  ax-mulcom 8133  ax-addass 8134  ax-mulass 8135  ax-distr 8136  ax-i2m1 8137  ax-0lt1 8138  ax-1rid 8139  ax-0id 8140  ax-rnegex 8141  ax-precex 8142  ax-cnre 8143  ax-pre-ltirr 8144  ax-pre-ltwlin 8145  ax-pre-lttrn 8146  ax-pre-apti 8147  ax-pre-ltadd 8148  ax-pre-mulgt0 8149  ax-pre-mulext 8150

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 842  df-3or 1005  df-3an 1006  df-tru 1400  df-fal 1403  df-nf 1509  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2363  df-ne 2403  df-nel 2498  df-ral 2515  df-rex 2516  df-reu 2517  df-rmo 2518  df-rab 2519  df-v 2804  df-sbc 3032  df-dif 3202  df-un 3204  df-in 3206  df-ss 3213  df-pw 3654  df-sn 3675  df-pr 3676  df-op 3678  df-uni 3894  df-int 3929  df-br 4089  df-opab 4151  df-id 4390  df-po 4393  df-iso 4394  df-xp 4731  df-rel 4732  df-cnv 4733  df-co 4734  df-dm 4735  df-iota 5286  df-fun 5328  df-fv 5334  df-riota 5971  df-ov 6021  df-oprab 6022  df-mpo 6023  df-pnf 8216  df-mnf 8217  df-xr 8218  df-ltxr 8219  df-le 8220  df-sub 8352  df-neg 8353  df-reap 8755  df-ap 8762  df-div 8853  df-inn 9144  df-n0 9403  df-z 9480

This theorem is referenced by:  infpnlem1  12937