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 47602
Description: 31 is a prime number. In contrast to 37prm 17098, the proof of this theorem is not based on the "blanket" prmlem2 17097, but on isprm7 16685. 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 17098 (1810 characters compared with 1213 for 37prm 17098). The number of essential steps, however, is much smaller (138 compared with 213 for 37prm 17098). (Contributed by AV, 17-Aug-2021.) (Proof modification is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
31prm 31 ∈ ℙ

Proof of Theorem 31prm
StepHypRef Expression
1 2z 12572 . . 3 2 ∈ ℤ
2 3nn0 12467 . . . . 5 3 ∈ ℕ0
3 1nn0 12465 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12671 . . . 4 31 ∈ ℕ0
54nn0zi 12565 . . 3 31 ∈ ℤ
6 3nn 12272 . . . 4 3 ∈ ℕ
7 2nn0 12466 . . . 4 2 ∈ ℕ0
8 2re 12267 . . . . 5 2 ∈ ℝ
9 9re 12292 . . . . 5 9 ∈ ℝ
10 2lt9 12393 . . . . 5 2 < 9
118, 9, 10ltleii 11304 . . . 4 2 ≤ 9
126, 3, 7, 11declei 12692 . . 3 2 ≤ 31
13 eluz2 12806 . . 3 (31 ∈ (ℤ‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ 31 ∈ ℤ ∧ 2 ≤ 31))
141, 5, 12, 13mpbir3an 1342 . 2 31 ∈ (ℤ‘2)
15 elun 4119 . . . . . 6 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) ↔ (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)))
16 elin 3933 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
17 vex 3454 . . . . . . . . . . 11 𝑛 ∈ V
1817elpr 4617 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {2, 3} ↔ (𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3))
19 0nn0 12464 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ ℕ0
20 2cn 12268 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℂ
2120mul02i 11370 . . . . . . . . . . . . 13 (0 · 2) = 0
22 1e0p1 12698 . . . . . . . . . . . . 13 1 = (0 + 1)
232, 19, 21, 22dec2dvds 17041 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 2 ∥ 31
24 breq1 5113 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 2 → (𝑛31 ↔ 2 ∥ 31))
2523, 24mtbiri 327 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 2 → ¬ 𝑛31)
26 3ndvds4 47600 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 3 ∥ 4
272, 33dvdsdec 16309 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ (3 + 1))
28 3p1e4 12333 . . . . . . . . . . . . . . 15 (3 + 1) = 4
2928breq2i 5118 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ (3 + 1) ↔ 3 ∥ 4)
3027, 29bitri 275 . . . . . . . . . . . . 13 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ 4)
3126, 30mtbir 323 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 3 ∥ 31
32 breq1 5113 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 3 → (𝑛31 ↔ 3 ∥ 31))
3331, 32mtbiri 327 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 3 → ¬ 𝑛31)
3425, 33jaoi 857 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3) → ¬ 𝑛31)
3518, 34sylbi 217 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {2, 3} → ¬ 𝑛31)
3635adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
3716, 36sylbi 217 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
38 elin 3933 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
3917elpr 4617 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {4, 5} ↔ (𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5))
40 eleq1 2817 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ ↔ 4 ∈ ℙ))
41 4nprm 16672 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 4 ∈ ℙ
4241pm2.21i 119 . . . . . . . . . . . 12 (4 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31)
4340, 42biimtrdi 253 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
44 1nn 12204 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ
45 1lt5 12368 . . . . . . . . . . . . . 14 1 < 5
462, 44, 45dec5dvds 17042 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 5 ∥ 31
47 breq1 5113 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 5 → (𝑛31 ↔ 5 ∥ 31))
4846, 47mtbiri 327 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 5 → ¬ 𝑛31)
4948a1d 25 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 5 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5043, 49jaoi 857 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5) → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5139, 50sylbi 217 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {4, 5} → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5251imp 406 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5338, 52sylbi 217 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5437, 53jaoi 857 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
5515, 54sylbi 217 . . . . 5 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
56 indir 4252 . . . . 5 (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ))
5755, 56eleq2s 2847 . . . 4 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
58 5nn0 12469 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℕ0
59 5re 12280 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℝ
60 5lt9 12390 . . . . . . . . . 10 5 < 9
6159, 9, 60ltleii 11304 . . . . . . . . 9 5 ≤ 9
62 2lt3 12360 . . . . . . . . 9 2 < 3
637, 2, 58, 3, 61, 62decleh 12691 . . . . . . . 8 25 ≤ 31
64 6nn 12282 . . . . . . . . 9 6 ∈ ℕ
65 1lt6 12373 . . . . . . . . 9 1 < 6
662, 3, 64, 65declt 12684 . . . . . . . 8 31 < 36
674nn0rei 12460 . . . . . . . . . 10 31 ∈ ℝ
68 0re 11183 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℝ
69 9pos 12306 . . . . . . . . . . . 12 0 < 9
7068, 9, 69ltleii 11304 . . . . . . . . . . 11 0 ≤ 9
716, 3, 19, 70declei 12692 . . . . . . . . . 10 0 ≤ 31
7267, 71pm3.2i 470 . . . . . . . . 9 (31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31)
73 flsqrt5 47599 . . . . . . . . . 10 ((31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31) → ((25 ≤ 31 ∧ 31 < 36) ↔ (⌊‘(√‘31)) = 5))
7473bicomd 223 . . . . . . . . 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 711 . . . . . . 7 (⌊‘(√‘31)) = 5
7776oveq2i 7401 . . . . . 6 (2...(⌊‘(√‘31))) = (2...5)
78 5nn 12279 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
7978nnzi 12564 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
80 3z 12573 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
811, 79, 803pm3.2i 1340 . . . . . . . 8 (2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ)
82 3re 12273 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℝ
838, 82, 62ltleii 11304 . . . . . . . . 9 2 ≤ 3
84 3lt5 12366 . . . . . . . . . 10 3 < 5
8582, 59, 84ltleii 11304 . . . . . . . . 9 3 ≤ 5
8683, 85pm3.2i 470 . . . . . . . 8 (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)
87 elfz2 13482 . . . . . . . 8 (3 ∈ (2...5) ↔ ((2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ) ∧ (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)))
8881, 86, 87mpbir2an 711 . . . . . . 7 3 ∈ (2...5)
89 fzsplit 13518 . . . . . . 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 12257 . . . . . . . . 9 3 = (2 + 1)
9291oveq2i 7401 . . . . . . . 8 (2...3) = (2...(2 + 1))
93 fzpr 13547 . . . . . . . . 9 (2 ∈ ℤ → (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)})
941, 93ax-mp 5 . . . . . . . 8 (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)}
95 2p1e3 12330 . . . . . . . . 9 (2 + 1) = 3
9695preq2i 4704 . . . . . . . 8 {2, (2 + 1)} = {2, 3}
9792, 94, 963eqtri 2757 . . . . . . 7 (2...3) = {2, 3}
9828oveq1i 7400 . . . . . . . 8 ((3 + 1)...5) = (4...5)
99 df-5 12259 . . . . . . . . 9 5 = (4 + 1)
10099oveq2i 7401 . . . . . . . 8 (4...5) = (4...(4 + 1))
101 4z 12574 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
102 fzpr 13547 . . . . . . . . . 10 (4 ∈ ℤ → (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)})
103101, 102ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)}
104 4p1e5 12334 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
105104preq2i 4704 . . . . . . . . 9 {4, (4 + 1)} = {4, 5}
106103, 105eqtri 2753 . . . . . . . 8 (4...(4 + 1)) = {4, 5}
10798, 100, 1063eqtri 2757 . . . . . . 7 ((3 + 1)...5) = {4, 5}
10897, 107uneq12i 4132 . . . . . 6 ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5)) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
10977, 90, 1083eqtri 2757 . . . . 5 (2...(⌊‘(√‘31))) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
110109ineq1i 4182 . . . 4 ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ)
11157, 110eleq2s 2847 . . 3 (𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
112111rgen 3047 . 2 𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31
113 isprm7 16685 . 2 (31 ∈ ℙ ↔ (31 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31))
11414, 112, 113mpbir2an 711 1 31 ∈ ℙ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395  wo 847  w3a 1086   = wceq 1540  wcel 2109  wral 3045  cun 3915  cin 3916  {cpr 4594   class class class wbr 5110  cfv 6514  (class class class)co 7390  cr 11074  0cc0 11075  1c1 11076   + caddc 11078   < clt 11215  cle 11216  2c2 12248  3c3 12249  4c4 12250  5c5 12251  6c6 12252  9c9 12255  cz 12536  cdc 12656  cuz 12800  ...cfz 13475  cfl 13759  csqrt 15206  cdvds 16229  cprime 16648
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2702  ax-sep 5254  ax-nul 5264  ax-pow 5323  ax-pr 5390  ax-un 7714  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3356  df-reu 3357  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3757  df-csb 3866  df-dif 3920  df-un 3922  df-in 3924  df-ss 3934  df-pss 3937  df-nul 4300  df-if 4492  df-pw 4568  df-sn 4593  df-pr 4595  df-op 4599  df-uni 4875  df-iun 4960  df-br 5111  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5536  df-eprel 5541  df-po 5549  df-so 5550  df-fr 5594  df-we 5596  df-xp 5647  df-rel 5648  df-cnv 5649  df-co 5650  df-dm 5651  df-rn 5652  df-res 5653  df-ima 5654  df-pred 6277  df-ord 6338  df-on 6339  df-lim 6340  df-suc 6341  df-iota 6467  df-fun 6516  df-fn 6517  df-f 6518  df-f1 6519  df-fo 6520  df-f1o 6521  df-fv 6522  df-riota 7347  df-ov 7393  df-oprab 7394  df-mpo 7395  df-om 7846  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8343  df-rdg 8381  df-1o 8437  df-2o 8438  df-er 8674  df-en 8922  df-dom 8923  df-sdom 8924  df-fin 8925  df-sup 9400  df-inf 9401  df-pnf 11217  df-mnf 11218  df-xr 11219  df-ltxr 11220  df-le 11221  df-sub 11414  df-neg 11415  df-div 11843  df-nn 12194  df-2 12256  df-3 12257  df-4 12258  df-5 12259  df-6 12260  df-7 12261  df-8 12262  df-9 12263  df-n0 12450  df-z 12537  df-dec 12657  df-uz 12801  df-rp 12959  df-fz 13476  df-fl 13761  df-seq 13974  df-exp 14034  df-cj 15072  df-re 15073  df-im 15074  df-sqrt 15208  df-abs 15209  df-dvds 16230  df-prm 16649
This theorem is referenced by:  m5prm  47603
  Copyright terms: Public domain W3C validator