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 48060
Description: 31 is a prime number. In contrast to 37prm 17091, the proof of this theorem is not based on the "blanket" prmlem2 17090, but on isprm7 16678. 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 17091 (1810 characters compared with 1213 for 37prm 17091). The number of essential steps, however, is much smaller (138 compared with 213 for 37prm 17091). (Contributed by AV, 17-Aug-2021.) (Proof modification is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
31prm 31 ∈ ℙ

Proof of Theorem 31prm
StepHypRef Expression
1 2z 12559 . . 3 2 ∈ ℤ
2 3nn0 12455 . . . . 5 3 ∈ ℕ0
3 1nn0 12453 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12659 . . . 4 31 ∈ ℕ0
54nn0zi 12552 . . 3 31 ∈ ℤ
6 3nn 12260 . . . 4 3 ∈ ℕ
7 2nn0 12454 . . . 4 2 ∈ ℕ0
8 2re 12255 . . . . 5 2 ∈ ℝ
9 9re 12280 . . . . 5 9 ∈ ℝ
10 2lt9 12381 . . . . 5 2 < 9
118, 9, 10ltleii 11269 . . . 4 2 ≤ 9
126, 3, 7, 11declei 12680 . . 3 2 ≤ 31
13 eluz2 12794 . . 3 (31 ∈ (ℤ‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ 31 ∈ ℤ ∧ 2 ≤ 31))
141, 5, 12, 13mpbir3an 1343 . 2 31 ∈ (ℤ‘2)
15 elun 4093 . . . . . 6 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) ↔ (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)))
16 elin 3905 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
17 vex 3433 . . . . . . . . . . 11 𝑛 ∈ V
1817elpr 4592 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {2, 3} ↔ (𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3))
19 0nn0 12452 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ ℕ0
20 2cn 12256 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℂ
2120mul02i 11335 . . . . . . . . . . . . 13 (0 · 2) = 0
22 1e0p1 12686 . . . . . . . . . . . . 13 1 = (0 + 1)
232, 19, 21, 22dec2dvds 17034 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 2 ∥ 31
24 breq1 5088 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 2 → (𝑛31 ↔ 2 ∥ 31))
2523, 24mtbiri 327 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 2 → ¬ 𝑛31)
26 3ndvds4 48058 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 3 ∥ 4
272, 33dvdsdec 16301 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ (3 + 1))
28 3p1e4 12321 . . . . . . . . . . . . . . 15 (3 + 1) = 4
2928breq2i 5093 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ (3 + 1) ↔ 3 ∥ 4)
3027, 29bitri 275 . . . . . . . . . . . . 13 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ 4)
3126, 30mtbir 323 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 3 ∥ 31
32 breq1 5088 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 3 → (𝑛31 ↔ 3 ∥ 31))
3331, 32mtbiri 327 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 3 → ¬ 𝑛31)
3425, 33jaoi 858 . . . . . . . . . 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 3905 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
3917elpr 4592 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {4, 5} ↔ (𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5))
40 eleq1 2824 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ ↔ 4 ∈ ℙ))
41 4nprm 16664 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 4 ∈ ℙ
4241pm2.21i 119 . . . . . . . . . . . 12 (4 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31)
4340, 42biimtrdi 253 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
44 1nn 12185 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ
45 1lt5 12356 . . . . . . . . . . . . . 14 1 < 5
462, 44, 45dec5dvds 17035 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 5 ∥ 31
47 breq1 5088 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 5 → (𝑛31 ↔ 5 ∥ 31))
4846, 47mtbiri 327 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 5 → ¬ 𝑛31)
4948a1d 25 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 5 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5043, 49jaoi 858 . . . . . . . . . 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 858 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
5515, 54sylbi 217 . . . . 5 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
56 indir 4226 . . . . 5 (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ))
5755, 56eleq2s 2854 . . . 4 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
58 5nn0 12457 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℕ0
59 5re 12268 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℝ
60 5lt9 12378 . . . . . . . . . 10 5 < 9
6159, 9, 60ltleii 11269 . . . . . . . . 9 5 ≤ 9
62 2lt3 12348 . . . . . . . . 9 2 < 3
637, 2, 58, 3, 61, 62decleh 12679 . . . . . . . 8 25 ≤ 31
64 6nn 12270 . . . . . . . . 9 6 ∈ ℕ
65 1lt6 12361 . . . . . . . . 9 1 < 6
662, 3, 64, 65declt 12672 . . . . . . . 8 31 < 36
674nn0rei 12448 . . . . . . . . . 10 31 ∈ ℝ
68 0re 11146 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℝ
69 9pos 12294 . . . . . . . . . . . 12 0 < 9
7068, 9, 69ltleii 11269 . . . . . . . . . . 11 0 ≤ 9
716, 3, 19, 70declei 12680 . . . . . . . . . 10 0 ≤ 31
7267, 71pm3.2i 470 . . . . . . . . 9 (31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31)
73 flsqrt5 48057 . . . . . . . . . 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 712 . . . . . . 7 (⌊‘(√‘31)) = 5
7776oveq2i 7378 . . . . . 6 (2...(⌊‘(√‘31))) = (2...5)
78 5nn 12267 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
7978nnzi 12551 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
80 3z 12560 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
811, 79, 803pm3.2i 1341 . . . . . . . 8 (2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ)
82 3re 12261 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℝ
838, 82, 62ltleii 11269 . . . . . . . . 9 2 ≤ 3
84 3lt5 12354 . . . . . . . . . 10 3 < 5
8582, 59, 84ltleii 11269 . . . . . . . . 9 3 ≤ 5
8683, 85pm3.2i 470 . . . . . . . 8 (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)
87 elfz2 13468 . . . . . . . 8 (3 ∈ (2...5) ↔ ((2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ) ∧ (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)))
8881, 86, 87mpbir2an 712 . . . . . . 7 3 ∈ (2...5)
89 fzsplit 13504 . . . . . . 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 12245 . . . . . . . . 9 3 = (2 + 1)
9291oveq2i 7378 . . . . . . . 8 (2...3) = (2...(2 + 1))
93 fzpr 13533 . . . . . . . . 9 (2 ∈ ℤ → (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)})
941, 93ax-mp 5 . . . . . . . 8 (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)}
95 2p1e3 12318 . . . . . . . . 9 (2 + 1) = 3
9695preq2i 4681 . . . . . . . 8 {2, (2 + 1)} = {2, 3}
9792, 94, 963eqtri 2763 . . . . . . 7 (2...3) = {2, 3}
9828oveq1i 7377 . . . . . . . 8 ((3 + 1)...5) = (4...5)
99 df-5 12247 . . . . . . . . 9 5 = (4 + 1)
10099oveq2i 7378 . . . . . . . 8 (4...5) = (4...(4 + 1))
101 4z 12561 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
102 fzpr 13533 . . . . . . . . . 10 (4 ∈ ℤ → (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)})
103101, 102ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)}
104 4p1e5 12322 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
105104preq2i 4681 . . . . . . . . 9 {4, (4 + 1)} = {4, 5}
106103, 105eqtri 2759 . . . . . . . 8 (4...(4 + 1)) = {4, 5}
10798, 100, 1063eqtri 2763 . . . . . . 7 ((3 + 1)...5) = {4, 5}
10897, 107uneq12i 4106 . . . . . 6 ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5)) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
10977, 90, 1083eqtri 2763 . . . . 5 (2...(⌊‘(√‘31))) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
110109ineq1i 4156 . . . 4 ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ)
11157, 110eleq2s 2854 . . 3 (𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
112111rgen 3053 . 2 𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31
113 isprm7 16678 . 2 (31 ∈ ℙ ↔ (31 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31))
11414, 112, 113mpbir2an 712 1 31 ∈ ℙ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395  wo 848  w3a 1087   = wceq 1542  wcel 2114  wral 3051  cun 3887  cin 3888  {cpr 4569   class class class wbr 5085  cfv 6498  (class class class)co 7367  cr 11037  0cc0 11038  1c1 11039   + caddc 11041   < clt 11179  cle 11180  2c2 12236  3c3 12237  4c4 12238  5c5 12239  6c6 12240  9c9 12243  cz 12524  cdc 12644  cuz 12788  ...cfz 13461  cfl 13749  csqrt 15195  cdvds 16221  cprime 16640
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2708  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5307  ax-pr 5375  ax-un 7689  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115  ax-pre-sup 11116
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3062  df-rmo 3342  df-reu 3343  df-rab 3390  df-v 3431  df-sbc 3729  df-csb 3838  df-dif 3892  df-un 3894  df-in 3896  df-ss 3906  df-pss 3909  df-nul 4274  df-if 4467  df-pw 4543  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4851  df-iun 4935  df-br 5086  df-opab 5148  df-mpt 5167  df-tr 5193  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6265  df-ord 6326  df-on 6327  df-lim 6328  df-suc 6329  df-iota 6454  df-fun 6500  df-fn 6501  df-f 6502  df-f1 6503  df-fo 6504  df-f1o 6505  df-fv 6506  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-om 7818  df-1st 7942  df-2nd 7943  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-1o 8405  df-2o 8406  df-er 8643  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-fin 8897  df-sup 9355  df-inf 9356  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-div 11808  df-nn 12175  df-2 12244  df-3 12245  df-4 12246  df-5 12247  df-6 12248  df-7 12249  df-8 12250  df-9 12251  df-n0 12438  df-z 12525  df-dec 12645  df-uz 12789  df-rp 12943  df-fz 13462  df-fl 13751  df-seq 13964  df-exp 14024  df-cj 15061  df-re 15062  df-im 15063  df-sqrt 15197  df-abs 15198  df-dvds 16222  df-prm 16641
This theorem is referenced by:  m5prm  48061
  Copyright terms: Public domain W3C validator