Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  31prm Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 31prm 48332
Description: 31 is a prime number. In contrast to 37prm 17182, the proof of this theorem is not based on the "blanket" prmlem2 17181, but on isprm7 16768. Although the checks for non-divisibility by the primes 7 to 23 are not needed, the proof is much longer (regarding size) than the proof of 37prm 17182 (1810 characters compared with 1213 for 37prm 17182). The number of essential steps, however, is much smaller (138 compared with 213 for 37prm 17182). (Contributed by AV, 17-Aug-2021.) (Proof modification is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
31prm 31 ∈ ℙ

Proof of Theorem 31prm
StepHypRef Expression
1 2z 12627 . . 3 2 ∈ ℤ
2 3nn0 12523 . . . . 5 3 ∈ ℕ0
3 1nn0 12521 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12727 . . . 4 31 ∈ ℕ0
54nn0zi 12620 . . 3 31 ∈ ℤ
6 3nn 12321 . . . 4 3 ∈ ℕ
7 2nn0 12522 . . . 4 2 ∈ ℕ0
8 2re 12316 . . . . 5 2 ∈ ℝ
9 9re 12341 . . . . 5 9 ∈ ℝ
10 2lt9 12449 . . . . 5 2 < 9
118, 9, 10ltleii 11334 . . . 4 2 ≤ 9
126, 3, 7, 11declei 12753 . . 3 2 ≤ 31
13 eluz2 12869 . . 3 (31 ∈ (ℤ‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ 31 ∈ ℤ ∧ 2 ≤ 31))
141, 5, 12, 13mpbir3an 1360 . 2 31 ∈ (ℤ‘2)
15 elun 4108 . . . . . 6 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) ↔ (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)))
16 elin 3922 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
17 vex 3459 . . . . . . . . . . 11 𝑛 ∈ V
1817elpr 4615 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {2, 3} ↔ (𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3))
19 0nn0 12520 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ ℕ0
20 2cn 12317 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℂ
2120mul02i 11400 . . . . . . . . . . . . 13 (0 · 2) = 0
22 1e0p1 12759 . . . . . . . . . . . . 13 1 = (0 + 1)
232, 19, 21, 22dec2dvds 17124 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 2 ∥ 31
24 breq1 5113 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 2 → (𝑛31 ↔ 2 ∥ 31))
2523, 24mtbiri 330 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 2 → ¬ 𝑛31)
26 3ndvds4 48330 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 3 ∥ 4
272, 33dvdsdec 16391 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ (3 + 1))
28 3p1e4 12386 . . . . . . . . . . . . . . 15 (3 + 1) = 4
2928breq2i 5118 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ (3 + 1) ↔ 3 ∥ 4)
3027, 29bitri 278 . . . . . . . . . . . . 13 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ 4)
3126, 30mtbir 326 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 3 ∥ 31
32 breq1 5113 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 3 → (𝑛31 ↔ 3 ∥ 31))
3331, 32mtbiri 330 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 3 → ¬ 𝑛31)
3425, 33jaoi 870 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3) → ¬ 𝑛31)
3518, 34sylbi 220 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {2, 3} → ¬ 𝑛31)
3635adantr 485 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
3716, 36sylbi 220 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
38 elin 3922 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
3917elpr 4615 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {4, 5} ↔ (𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5))
40 eleq1 2851 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ ↔ 4 ∈ ℙ))
41 4nprm 16754 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 4 ∈ ℙ
4241pm2.21i 120 . . . . . . . . . . . 12 (4 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31)
4340, 42biimtrdi 256 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
44 1nn 12245 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ
45 1lt5 12424 . . . . . . . . . . . . . 14 1 < 5
462, 44, 45dec5dvds 17125 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 5 ∥ 31
47 breq1 5113 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 5 → (𝑛31 ↔ 5 ∥ 31))
4846, 47mtbiri 330 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 5 → ¬ 𝑛31)
4948a1d 26 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 5 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5043, 49jaoi 870 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5) → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5139, 50sylbi 220 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {4, 5} → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5251imp 411 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5338, 52sylbi 220 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5437, 53jaoi 870 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
5515, 54sylbi 220 . . . . 5 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
56 indir 4240 . . . . 5 (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ))
5755, 56eleq2s 2881 . . . 4 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
58 5nn0 12525 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℕ0
59 5re 12329 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℝ
60 5lt9 12446 . . . . . . . . . 10 5 < 9
6159, 9, 60ltleii 11334 . . . . . . . . 9 5 ≤ 9
62 2lt3 12415 . . . . . . . . 9 2 < 3
637, 2, 58, 3, 61, 62decleh 12752 . . . . . . . 8 25 ≤ 31
64 6nn 12331 . . . . . . . . 9 6 ∈ ℕ
65 1lt6 12429 . . . . . . . . 9 1 < 6
662, 3, 64, 65declt 12745 . . . . . . . 8 31 < 36
674nn0rei 12516 . . . . . . . . . 10 31 ∈ ℝ
68 0re 11211 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℝ
69 9pos 12358 . . . . . . . . . . . 12 0 < 9
7068, 9, 69ltleii 11334 . . . . . . . . . . 11 0 ≤ 9
716, 3, 19, 70declei 12753 . . . . . . . . . 10 0 ≤ 31
7267, 71pm3.2i 475 . . . . . . . . 9 (31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31)
73 flsqrt5 48329 . . . . . . . . . 10 ((31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31) → ((25 ≤ 31 ∧ 31 < 36) ↔ (⌊‘(√‘31)) = 5))
7473bicomd 226 . . . . . . . . 9 ((31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31) → ((⌊‘(√‘31)) = 5 ↔ (25 ≤ 31 ∧ 31 < 36)))
7572, 74ax-mp 5 . . . . . . . 8 ((⌊‘(√‘31)) = 5 ↔ (25 ≤ 31 ∧ 31 < 36))
7663, 66, 75mpbir2an 723 . . . . . . 7 (⌊‘(√‘31)) = 5
7776oveq2i 7423 . . . . . 6 (2...(⌊‘(√‘31))) = (2...5)
78 5nn 12328 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
7978nnzi 12619 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
80 3z 12628 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
811, 79, 803pm3.2i 1358 . . . . . . . 8 (2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ)
82 3re 12322 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℝ
838, 82, 62ltleii 11334 . . . . . . . . 9 2 ≤ 3
84 3lt5 12422 . . . . . . . . . 10 3 < 5
8582, 59, 84ltleii 11334 . . . . . . . . 9 3 ≤ 5
8683, 85pm3.2i 475 . . . . . . . 8 (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)
87 elfz2 13543 . . . . . . . 8 (3 ∈ (2...5) ↔ ((2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ) ∧ (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)))
8881, 86, 87mpbir2an 723 . . . . . . 7 3 ∈ (2...5)
89 fzsplit 13580 . . . . . . 7 (3 ∈ (2...5) → (2...5) = ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5)))
9088, 89ax-mp 5 . . . . . 6 (2...5) = ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5))
91 df-3 12305 . . . . . . . . 9 3 = (2 + 1)
9291oveq2i 7423 . . . . . . . 8 (2...3) = (2...(2 + 1))
93 fzpr 13609 . . . . . . . . 9 (2 ∈ ℤ → (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)})
941, 93ax-mp 5 . . . . . . . 8 (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)}
95 2p1e3 12383 . . . . . . . . 9 (2 + 1) = 3
9695preq2i 4704 . . . . . . . 8 {2, (2 + 1)} = {2, 3}
9792, 94, 963eqtri 2790 . . . . . . 7 (2...3) = {2, 3}
9828oveq1i 7422 . . . . . . . 8 ((3 + 1)...5) = (4...5)
99 df-5 12307 . . . . . . . . 9 5 = (4 + 1)
10099oveq2i 7423 . . . . . . . 8 (4...5) = (4...(4 + 1))
101 4z 12629 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
102 fzpr 13609 . . . . . . . . . 10 (4 ∈ ℤ → (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)})
103101, 102ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)}
104 4p1e5 12387 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
105104preq2i 4704 . . . . . . . . 9 {4, (4 + 1)} = {4, 5}
106103, 105eqtri 2786 . . . . . . . 8 (4...(4 + 1)) = {4, 5}
10798, 100, 1063eqtri 2790 . . . . . . 7 ((3 + 1)...5) = {4, 5}
10897, 107uneq12i 4121 . . . . . 6 ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5)) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
10977, 90, 1083eqtri 2790 . . . . 5 (2...(⌊‘(√‘31))) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
110109ineq1i 4170 . . . 4 ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ)
11157, 110eleq2s 2881 . . 3 (𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
112111rgen 3081 . 2 𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31
113 isprm7 16768 . 2 (31 ∈ ℙ ↔ (31 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31))
11414, 112, 113mpbir2an 723 1 31 ∈ ℙ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 400  wo 860  w3a 1103   = wceq 1570  wcel 2143  wral 3079  cun 3904  cin 3905  {cpr 4592   class class class wbr 5110  cfv 6538  (class class class)co 7412  cr 11100  0cc0 11101  1c1 11102   + caddc 11104   < clt 11244  cle 11245  2c2 12296  3c3 12297  4c4 12298  5c5 12299  6c6 12300  9c9 12303  cz 12592  cdc 12712  cuz 12863  ...cfz 13536  cfl 13825  csqrt 15286  cdvds 16311  cprime 16730
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-sep 5258  ax-nul 5270  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7734  ax-cnex 11157  ax-resscn 11158  ax-1cn 11159  ax-icn 11160  ax-addcl 11161  ax-addrcl 11162  ax-mulcl 11163  ax-mulrcl 11164  ax-mulcom 11165  ax-addass 11166  ax-mulass 11167  ax-distr 11168  ax-i2m1 11169  ax-1ne0 11170  ax-1rid 11171  ax-rnegex 11172  ax-rrecex 11173  ax-cnre 11174  ax-pre-lttri 11175  ax-pre-lttrn 11176  ax-pre-ltadd 11177  ax-pre-mulgt0 11178  ax-pre-sup 11179
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3746  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4591  df-pr 4593  df-op 4597  df-uni 4874  df-iun 4959  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8279  df-wrecs 8310  df-recs 8359  df-rdg 8398  df-1o 8454  df-2o 8455  df-er 8695  df-en 8945  df-dom 8946  df-sdom 8947  df-fin 8948  df-sup 9403  df-inf 9404  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11444  df-neg 11445  df-div 11873  df-nn 12235  df-2 12304  df-3 12305  df-4 12306  df-5 12307  df-6 12308  df-7 12309  df-8 12310  df-9 12311  df-n0 12506  df-z 12593  df-dec 12713  df-uz 12864  df-rp 13018  df-fz 13537  df-fl 13827  df-seq 14040  df-exp 14100  df-cj 15152  df-re 15153  df-im 15154  df-sqrt 15288  df-abs 15289  df-dvds 16312  df-prm 16731
This theorem is referenced by:  m5prm  48333
  Copyright terms: Public domain W3C validator