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

Theorem prmefexple 16206
Description: Convert a bound on a power of a prime to a bound on the exponent. (Contributed by Mario Carneiro, 11-Mar-2014.) (Revised by Jim Kingdon, 21-Aug-2026.)
Assertion
Ref Expression
prmefexple ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → ((𝐴𝑁) ≤ 𝐵𝑁 ≤ (⌊‘((log‘𝐵) / (log‘𝐴)))))

Proof of Theorem prmefexple
Dummy variable 𝑞 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simp1 1028 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℙ)
2 prmnn 12904 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℙ → 𝐴 ∈ ℕ)
31, 2syl 14 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℕ)
43nnrpd 10105 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ+)
5 simp2 1029 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℤ)
6 reexplog 16023 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ+𝑁 ∈ ℤ) → (𝐴𝑁) = (exp‘(𝑁 · (log‘𝐴))))
74, 5, 6syl2anc 415 . . 3 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → (𝐴𝑁) = (exp‘(𝑁 · (log‘𝐴))))
8 simp3 1030 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → 𝐵 ∈ ℕ)
98nnrpd 10105 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → 𝐵 ∈ ℝ+)
109reeflogd 16035 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → (exp‘(log‘𝐵)) = 𝐵)
1110eqcomd 2244 . . 3 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → 𝐵 = (exp‘(log‘𝐵)))
127, 11breq12d 4143 . 2 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → ((𝐴𝑁) ≤ 𝐵 ↔ (exp‘(𝑁 · (log‘𝐴))) ≤ (exp‘(log‘𝐵))))
135zred 9772 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℝ)
143nnred 9319 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ)
15 prmuz2 12926 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℙ → 𝐴 ∈ (ℤ‘2))
161, 15syl 14 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ (ℤ‘2))
17 eluz2gt1 10011 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ (ℤ‘2) → 1 < 𝐴)
1816, 17syl 14 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → 1 < 𝐴)
1914, 18rplogcld 16040 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → (log‘𝐴) ∈ ℝ+)
2019rpred 10107 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → (log‘𝐴) ∈ ℝ)
2113, 20remulcld 8356 . . 3 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → (𝑁 · (log‘𝐴)) ∈ ℝ)
229relogcld 16034 . . 3 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → (log‘𝐵) ∈ ℝ)
23 efle 15926 . . 3 (((𝑁 · (log‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ (log‘𝐵) ∈ ℝ) → ((𝑁 · (log‘𝐴)) ≤ (log‘𝐵) ↔ (exp‘(𝑁 · (log‘𝐴))) ≤ (exp‘(log‘𝐵))))
2421, 22, 23syl2anc 415 . 2 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → ((𝑁 · (log‘𝐴)) ≤ (log‘𝐵) ↔ (exp‘(𝑁 · (log‘𝐴))) ≤ (exp‘(log‘𝐵))))
2513, 22, 19lemuldivd 10157 . . 3 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → ((𝑁 · (log‘𝐴)) ≤ (log‘𝐵) ↔ 𝑁 ≤ ((log‘𝐵) / (log‘𝐴))))
26 zprmlogbap 16137 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℙ) → ((𝐴 logb 𝐵) ∈ ℚ ∨ ((𝐴 logb 𝐵) ∈ ℝ ∧ ∀𝑞 ∈ ℚ (𝐴 logb 𝐵) # 𝑞)))
278, 1, 26syl2anc 415 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → ((𝐴 logb 𝐵) ∈ ℚ ∨ ((𝐴 logb 𝐵) ∈ ℝ ∧ ∀𝑞 ∈ ℚ (𝐴 logb 𝐵) # 𝑞)))
28 relogbval 16106 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ (ℤ‘2) ∧ 𝐵 ∈ ℝ+) → (𝐴 logb 𝐵) = ((log‘𝐵) / (log‘𝐴)))
2916, 9, 28syl2anc 415 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → (𝐴 logb 𝐵) = ((log‘𝐵) / (log‘𝐴)))
3029eleq1d 2307 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → ((𝐴 logb 𝐵) ∈ ℚ ↔ ((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) ∈ ℚ))
3129eleq1d 2307 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → ((𝐴 logb 𝐵) ∈ ℝ ↔ ((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) ∈ ℝ))
3229breq1d 4140 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → ((𝐴 logb 𝐵) # 𝑞 ↔ ((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) # 𝑞))
3332ralbidv 2550 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → (∀𝑞 ∈ ℚ (𝐴 logb 𝐵) # 𝑞 ↔ ∀𝑞 ∈ ℚ ((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) # 𝑞))
3431, 33anbi12d 477 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → (((𝐴 logb 𝐵) ∈ ℝ ∧ ∀𝑞 ∈ ℚ (𝐴 logb 𝐵) # 𝑞) ↔ (((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ ∀𝑞 ∈ ℚ ((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) # 𝑞)))
3530, 34orbi12d 805 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → (((𝐴 logb 𝐵) ∈ ℚ ∨ ((𝐴 logb 𝐵) ∈ ℝ ∧ ∀𝑞 ∈ ℚ (𝐴 logb 𝐵) # 𝑞)) ↔ (((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) ∈ ℚ ∨ (((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ ∀𝑞 ∈ ℚ ((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) # 𝑞))))
3627, 35mpbid 147 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → (((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) ∈ ℚ ∨ (((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ ∀𝑞 ∈ ℚ ((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) # 𝑞)))
37 flapge 10730 . . . 4 (((((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) ∈ ℚ ∨ (((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ ∀𝑞 ∈ ℚ ((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) # 𝑞)) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑁 ≤ ((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) ↔ 𝑁 ≤ (⌊‘((log‘𝐵) / (log‘𝐴)))))
3836, 5, 37syl2anc 415 . . 3 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → (𝑁 ≤ ((log‘𝐵) / (log‘𝐴)) ↔ 𝑁 ≤ (⌊‘((log‘𝐵) / (log‘𝐴)))))
3925, 38bitrd 188 . 2 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → ((𝑁 · (log‘𝐴)) ≤ (log‘𝐵) ↔ 𝑁 ≤ (⌊‘((log‘𝐵) / (log‘𝐴)))))
4012, 24, 393bitr2d 216 1 ((𝐴 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → ((𝐴𝑁) ≤ 𝐵𝑁 ≤ (⌊‘((log‘𝐵) / (log‘𝐴)))))
Colors of variables:    wff set class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 104  wb 105  wo 720  w3a 1009   = wceq 1402  wcel 2209  wral 2528   class class class wbr 4130  cfv 5377  (class class class)co 6085  cr 8178  1c1 8180   · cmul 8184   < clt 8360  cle 8361   # cap 8911   / cdiv 9004  cn 9306  2c2 9357  cz 9648  cuz 9930  cq 10028  +crp 10064  cfl 10713  cexp 10988  expce 12425  cprime 12901  logclog 16007   logb clogb 16098
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4246  ax-sep 4249  ax-nul 4259  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578  ax-setind 4684  ax-iinf 4735  ax-cnex 8270  ax-resscn 8271  ax-1cn 8272  ax-1re 8273  ax-icn 8274  ax-addcl 8275  ax-addrcl 8276  ax-mulcl 8277  ax-mulrcl 8278  ax-addcom 8279  ax-mulcom 8280  ax-addass 8281  ax-mulass 8282  ax-distr 8283  ax-i2m1 8284  ax-0lt1 8285  ax-1rid 8286  ax-0id 8287  ax-rnegex 8288  ax-precex 8289  ax-cnre 8290  ax-pre-ltirr 8291  ax-pre-ltwlin 8292  ax-pre-lttrn 8293  ax-pre-apti 8294  ax-pre-ltadd 8295  ax-pre-mulgt0 8296  ax-pre-mulext 8297  ax-arch 8298  ax-caucvg 8299  ax-pre-suploc 8300  ax-addf 8301  ax-mulf 8302
This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 843  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-disj 4107  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-tr 4230  df-id 4438  df-po 4441  df-iso 4442  df-iord 4511  df-on 4513  df-ilim 4514  df-suc 4516  df-iom 4738  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-rn 4785  df-res 4786  df-ima 4787  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fn 5380  df-f 5381  df-f1 5382  df-fo 5383  df-f1o 5384  df-fv 5385  df-isom 5386  df-riota 6038  df-ov 6088  df-oprab 6089  df-mpo 6090  df-of 6302  df-1st 6374  df-2nd 6375  df-recs 6576  df-irdg 6641  df-frec 6662  df-1o 6687  df-2o 6688  df-oadd 6691  df-er 6807  df-map 6924  df-pm 6925  df-en 7023  df-dom 7024  df-fin 7025  df-sup 7324  df-inf 7325  df-pnf 8362  df-mnf 8363  df-xr 8364  df-ltxr 8365  df-le 8366  df-sub 8500  df-neg 8501  df-reap 8905  df-ap 8912  df-div 9005  df-inn 9307  df-2 9365  df-3 9366  df-4 9367  df-n0 9568  df-z 9649  df-uz 9931  df-q 10029  df-rp 10065  df-xneg 10184  df-xadd 10185  df-ioo 10304  df-ico 10306  df-icc 10307  df-fz 10422  df-fzo 10560  df-fl 10715  df-mod 10773  df-seqfrec 10898  df-exp 10989  df-fac 11178  df-bc 11200  df-ihash 11229  df-shft 11594  df-cj 11621  df-re 11622  df-im 11623  df-rsqrt 11778  df-abs 11779  df-clim 12061  df-sumdc 12136  df-ef 12431  df-e 12432  df-dvds 12571  df-gcd 12747  df-prm 12902  df-rest 13644  df-topgen 13663  df-psmet 14929  df-xmet 14930  df-met 14931  df-bl 14932  df-mopn 14933  df-top 15148  df-topon 15161  df-bases 15193  df-ntr 15246  df-cn 15338  df-cnp 15339  df-tx 15403  df-cncf 15721  df-limced 15806  df-dvap 15807  df-relog 16009  df-rpcxp 16010  df-logb 16099
This theorem is used by:  bposlem1  16209
  Copyright terms: Public domain W3C validator