Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  prmdvdsexp GIF version

Theorem prmdvdsexp 12002
 Description: A prime divides a positive power of an integer iff it divides the integer. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Feb-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 17-Jul-2014.)
Assertion
Ref Expression
prmdvdsexp ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (𝐴𝑁) ↔ 𝑃𝐴))

Proof of Theorem prmdvdsexp
Dummy variables 𝑚 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq2 5826 . . . . . . 7 (𝑚 = 1 → (𝐴𝑚) = (𝐴↑1))
21breq2d 3977 . . . . . 6 (𝑚 = 1 → (𝑃 ∥ (𝐴𝑚) ↔ 𝑃 ∥ (𝐴↑1)))
32bibi1d 232 . . . . 5 (𝑚 = 1 → ((𝑃 ∥ (𝐴𝑚) ↔ 𝑃𝐴) ↔ (𝑃 ∥ (𝐴↑1) ↔ 𝑃𝐴)))
43imbi2d 229 . . . 4 (𝑚 = 1 → (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐴𝑚) ↔ 𝑃𝐴)) ↔ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐴↑1) ↔ 𝑃𝐴))))
5 oveq2 5826 . . . . . . 7 (𝑚 = 𝑘 → (𝐴𝑚) = (𝐴𝑘))
65breq2d 3977 . . . . . 6 (𝑚 = 𝑘 → (𝑃 ∥ (𝐴𝑚) ↔ 𝑃 ∥ (𝐴𝑘)))
76bibi1d 232 . . . . 5 (𝑚 = 𝑘 → ((𝑃 ∥ (𝐴𝑚) ↔ 𝑃𝐴) ↔ (𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ↔ 𝑃𝐴)))
87imbi2d 229 . . . 4 (𝑚 = 𝑘 → (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐴𝑚) ↔ 𝑃𝐴)) ↔ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ↔ 𝑃𝐴))))
9 oveq2 5826 . . . . . . 7 (𝑚 = (𝑘 + 1) → (𝐴𝑚) = (𝐴↑(𝑘 + 1)))
109breq2d 3977 . . . . . 6 (𝑚 = (𝑘 + 1) → (𝑃 ∥ (𝐴𝑚) ↔ 𝑃 ∥ (𝐴↑(𝑘 + 1))))
1110bibi1d 232 . . . . 5 (𝑚 = (𝑘 + 1) → ((𝑃 ∥ (𝐴𝑚) ↔ 𝑃𝐴) ↔ (𝑃 ∥ (𝐴↑(𝑘 + 1)) ↔ 𝑃𝐴)))
1211imbi2d 229 . . . 4 (𝑚 = (𝑘 + 1) → (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐴𝑚) ↔ 𝑃𝐴)) ↔ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐴↑(𝑘 + 1)) ↔ 𝑃𝐴))))
13 oveq2 5826 . . . . . . 7 (𝑚 = 𝑁 → (𝐴𝑚) = (𝐴𝑁))
1413breq2d 3977 . . . . . 6 (𝑚 = 𝑁 → (𝑃 ∥ (𝐴𝑚) ↔ 𝑃 ∥ (𝐴𝑁)))
1514bibi1d 232 . . . . 5 (𝑚 = 𝑁 → ((𝑃 ∥ (𝐴𝑚) ↔ 𝑃𝐴) ↔ (𝑃 ∥ (𝐴𝑁) ↔ 𝑃𝐴)))
1615imbi2d 229 . . . 4 (𝑚 = 𝑁 → (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐴𝑚) ↔ 𝑃𝐴)) ↔ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐴𝑁) ↔ 𝑃𝐴))))
17 zcn 9155 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℂ)
1817adantl 275 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → 𝐴 ∈ ℂ)
1918exp1d 10528 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝐴↑1) = 𝐴)
2019breq2d 3977 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐴↑1) ↔ 𝑃𝐴))
21 nnnn0 9080 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
22 expp1 10408 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐴↑(𝑘 + 1)) = ((𝐴𝑘) · 𝐴))
2318, 21, 22syl2an 287 . . . . . . . . 9 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴↑(𝑘 + 1)) = ((𝐴𝑘) · 𝐴))
2423breq2d 3977 . . . . . . . 8 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (𝐴↑(𝑘 + 1)) ↔ 𝑃 ∥ ((𝐴𝑘) · 𝐴)))
25 simpll 519 . . . . . . . . 9 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑃 ∈ ℙ)
26 simpr 109 . . . . . . . . . 10 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → 𝐴 ∈ ℤ)
27 zexpcl 10416 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐴𝑘) ∈ ℤ)
2826, 21, 27syl2an 287 . . . . . . . . 9 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴𝑘) ∈ ℤ)
29 simplr 520 . . . . . . . . 9 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℤ)
30 euclemma 12000 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝐴𝑘) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ ((𝐴𝑘) · 𝐴) ↔ (𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ∨ 𝑃𝐴)))
3125, 28, 29, 30syl3anc 1220 . . . . . . . 8 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ ((𝐴𝑘) · 𝐴) ↔ (𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ∨ 𝑃𝐴)))
3224, 31bitrd 187 . . . . . . 7 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (𝐴↑(𝑘 + 1)) ↔ (𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ∨ 𝑃𝐴)))
33 orbi1 782 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ↔ 𝑃𝐴) → ((𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ∨ 𝑃𝐴) ↔ (𝑃𝐴𝑃𝐴)))
34 oridm 747 . . . . . . . . 9 ((𝑃𝐴𝑃𝐴) ↔ 𝑃𝐴)
3533, 34bitrdi 195 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ↔ 𝑃𝐴) → ((𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ∨ 𝑃𝐴) ↔ 𝑃𝐴))
3635bibi2d 231 . . . . . . 7 ((𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ↔ 𝑃𝐴) → ((𝑃 ∥ (𝐴↑(𝑘 + 1)) ↔ (𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ∨ 𝑃𝐴)) ↔ (𝑃 ∥ (𝐴↑(𝑘 + 1)) ↔ 𝑃𝐴)))
3732, 36syl5ibcom 154 . . . . . 6 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ↔ 𝑃𝐴) → (𝑃 ∥ (𝐴↑(𝑘 + 1)) ↔ 𝑃𝐴)))
3837expcom 115 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ↔ 𝑃𝐴) → (𝑃 ∥ (𝐴↑(𝑘 + 1)) ↔ 𝑃𝐴))))
3938a2d 26 . . . 4 (𝑘 ∈ ℕ → (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐴𝑘) ↔ 𝑃𝐴)) → ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐴↑(𝑘 + 1)) ↔ 𝑃𝐴))))
404, 8, 12, 16, 20, 39nnind 8832 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (𝐴𝑁) ↔ 𝑃𝐴)))
4140impcom 124 . 2 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (𝐴𝑁) ↔ 𝑃𝐴))
42413impa 1177 1 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (𝐴𝑁) ↔ 𝑃𝐴))
 Colors of variables: wff set class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   ∨ wo 698   ∧ w3a 963   = wceq 1335   ∈ wcel 2128   class class class wbr 3965  (class class class)co 5818  ℂcc 7713  1c1 7716   + caddc 7718   · cmul 7720  ℕcn 8816  ℕ0cn0 9073  ℤcz 9150  ↑cexp 10400   ∥ cdvds 11665  ℙcprime 11964 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 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1427  ax-7 1428  ax-gen 1429  ax-ie1 1473  ax-ie2 1474  ax-8 1484  ax-10 1485  ax-11 1486  ax-i12 1487  ax-bndl 1489  ax-4 1490  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-13 2130  ax-14 2131  ax-ext 2139  ax-coll 4079  ax-sep 4082  ax-nul 4090  ax-pow 4134  ax-pr 4168  ax-un 4392  ax-setind 4494  ax-iinf 4545  ax-cnex 7806  ax-resscn 7807  ax-1cn 7808  ax-1re 7809  ax-icn 7810  ax-addcl 7811  ax-addrcl 7812  ax-mulcl 7813  ax-mulrcl 7814  ax-addcom 7815  ax-mulcom 7816  ax-addass 7817  ax-mulass 7818  ax-distr 7819  ax-i2m1 7820  ax-0lt1 7821  ax-1rid 7822  ax-0id 7823  ax-rnegex 7824  ax-precex 7825  ax-cnre 7826  ax-pre-ltirr 7827  ax-pre-ltwlin 7828  ax-pre-lttrn 7829  ax-pre-apti 7830  ax-pre-ltadd 7831  ax-pre-mulgt0 7832  ax-pre-mulext 7833  ax-arch 7834  ax-caucvg 7835 This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 821  df-3or 964  df-3an 965  df-tru 1338  df-fal 1341  df-nf 1441  df-sb 1743  df-eu 2009  df-mo 2010  df-clab 2144  df-cleq 2150  df-clel 2153  df-nfc 2288  df-ne 2328  df-nel 2423  df-ral 2440  df-rex 2441  df-reu 2442  df-rmo 2443  df-rab 2444  df-v 2714  df-sbc 2938  df-csb 3032  df-dif 3104  df-un 3106  df-in 3108  df-ss 3115  df-nul 3395  df-if 3506  df-pw 3545  df-sn 3566  df-pr 3567  df-op 3569  df-uni 3773  df-int 3808  df-iun 3851  df-br 3966  df-opab 4026  df-mpt 4027  df-tr 4063  df-id 4252  df-po 4255  df-iso 4256  df-iord 4325  df-on 4327  df-ilim 4328  df-suc 4330  df-iom 4548  df-xp 4589  df-rel 4590  df-cnv 4591  df-co 4592  df-dm 4593  df-rn 4594  df-res 4595  df-ima 4596  df-iota 5132  df-fun 5169  df-fn 5170  df-f 5171  df-f1 5172  df-fo 5173  df-f1o 5174  df-fv 5175  df-riota 5774  df-ov 5821  df-oprab 5822  df-mpo 5823  df-1st 6082  df-2nd 6083  df-recs 6246  df-frec 6332  df-1o 6357  df-2o 6358  df-er 6473  df-en 6679  df-sup 6920  df-pnf 7897  df-mnf 7898  df-xr 7899  df-ltxr 7900  df-le 7901  df-sub 8031  df-neg 8032  df-reap 8433  df-ap 8440  df-div 8529  df-inn 8817  df-2 8875  df-3 8876  df-4 8877  df-n0 9074  df-z 9151  df-uz 9423  df-q 9511  df-rp 9543  df-fz 9895  df-fzo 10024  df-fl 10151  df-mod 10204  df-seqfrec 10327  df-exp 10401  df-cj 10724  df-re 10725  df-im 10726  df-rsqrt 10880  df-abs 10881  df-dvds 11666  df-gcd 11811  df-prm 11965 This theorem is referenced by:  prmdvdsexpb  12003  rpexp  12007
 Copyright terms: Public domain W3C validator