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 48082
Description: 31 is a prime number. In contrast to 37prm 17089, the proof of this theorem is not based on the "blanket" prmlem2 17088, but on isprm7 16676. 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 17089 (1810 characters compared with 1213 for 37prm 17089). The number of essential steps, however, is much smaller (138 compared with 213 for 37prm 17089). (Contributed by AV, 17-Aug-2021.) (Proof modification is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
31prm 31 ∈ ℙ

Proof of Theorem 31prm
StepHypRef Expression
1 2z 12557 . . 3 2 ∈ ℤ
2 3nn0 12453 . . . . 5 3 ∈ ℕ0
3 1nn0 12451 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12657 . . . 4 31 ∈ ℕ0
54nn0zi 12550 . . 3 31 ∈ ℤ
6 3nn 12258 . . . 4 3 ∈ ℕ
7 2nn0 12452 . . . 4 2 ∈ ℕ0
8 2re 12253 . . . . 5 2 ∈ ℝ
9 9re 12278 . . . . 5 9 ∈ ℝ
10 2lt9 12379 . . . . 5 2 < 9
118, 9, 10ltleii 11267 . . . 4 2 ≤ 9
126, 3, 7, 11declei 12678 . . 3 2 ≤ 31
13 eluz2 12792 . . 3 (31 ∈ (ℤ‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ 31 ∈ ℤ ∧ 2 ≤ 31))
141, 5, 12, 13mpbir3an 1348 . 2 31 ∈ (ℤ‘2)
15 elun 4090 . . . . . 6 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) ↔ (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)))
16 elin 3906 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
17 vex 3436 . . . . . . . . . . 11 𝑛 ∈ V
1817elpr 4587 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {2, 3} ↔ (𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3))
19 0nn0 12450 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ ℕ0
20 2cn 12254 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℂ
2120mul02i 11333 . . . . . . . . . . . . 13 (0 · 2) = 0
22 1e0p1 12684 . . . . . . . . . . . . 13 1 = (0 + 1)
232, 19, 21, 22dec2dvds 17032 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 2 ∥ 31
24 breq1 5082 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 2 → (𝑛31 ↔ 2 ∥ 31))
2523, 24mtbiri 328 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 2 → ¬ 𝑛31)
26 3ndvds4 48080 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 3 ∥ 4
272, 33dvdsdec 16299 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ (3 + 1))
28 3p1e4 12319 . . . . . . . . . . . . . . 15 (3 + 1) = 4
2928breq2i 5087 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ (3 + 1) ↔ 3 ∥ 4)
3027, 29bitri 276 . . . . . . . . . . . . 13 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ 4)
3126, 30mtbir 324 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 3 ∥ 31
32 breq1 5082 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 3 → (𝑛31 ↔ 3 ∥ 31))
3331, 32mtbiri 328 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 3 → ¬ 𝑛31)
3425, 33jaoi 863 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3) → ¬ 𝑛31)
3518, 34sylbi 218 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {2, 3} → ¬ 𝑛31)
3635adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
3716, 36sylbi 218 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
38 elin 3906 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
3917elpr 4587 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {4, 5} ↔ (𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5))
40 eleq1 2828 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ ↔ 4 ∈ ℙ))
41 4nprm 16662 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 4 ∈ ℙ
4241pm2.21i 119 . . . . . . . . . . . 12 (4 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31)
4340, 42biimtrdi 254 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
44 1nn 12183 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ
45 1lt5 12354 . . . . . . . . . . . . . 14 1 < 5
462, 44, 45dec5dvds 17033 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 5 ∥ 31
47 breq1 5082 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 5 → (𝑛31 ↔ 5 ∥ 31))
4846, 47mtbiri 328 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 5 → ¬ 𝑛31)
4948a1d 25 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 5 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5043, 49jaoi 863 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5) → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5139, 50sylbi 218 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {4, 5} → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5251imp 407 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5338, 52sylbi 218 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5437, 53jaoi 863 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
5515, 54sylbi 218 . . . . 5 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
56 indir 4221 . . . . 5 (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ))
5755, 56eleq2s 2858 . . . 4 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
58 5nn0 12455 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℕ0
59 5re 12266 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℝ
60 5lt9 12376 . . . . . . . . . 10 5 < 9
6159, 9, 60ltleii 11267 . . . . . . . . 9 5 ≤ 9
62 2lt3 12346 . . . . . . . . 9 2 < 3
637, 2, 58, 3, 61, 62decleh 12677 . . . . . . . 8 25 ≤ 31
64 6nn 12268 . . . . . . . . 9 6 ∈ ℕ
65 1lt6 12359 . . . . . . . . 9 1 < 6
662, 3, 64, 65declt 12670 . . . . . . . 8 31 < 36
674nn0rei 12446 . . . . . . . . . 10 31 ∈ ℝ
68 0re 11144 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℝ
69 9pos 12292 . . . . . . . . . . . 12 0 < 9
7068, 9, 69ltleii 11267 . . . . . . . . . . 11 0 ≤ 9
716, 3, 19, 70declei 12678 . . . . . . . . . 10 0 ≤ 31
7267, 71pm3.2i 471 . . . . . . . . 9 (31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31)
73 flsqrt5 48079 . . . . . . . . . 10 ((31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31) → ((25 ≤ 31 ∧ 31 < 36) ↔ (⌊‘(√‘31)) = 5))
7473bicomd 224 . . . . . . . . 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 717 . . . . . . 7 (⌊‘(√‘31)) = 5
7776oveq2i 7374 . . . . . 6 (2...(⌊‘(√‘31))) = (2...5)
78 5nn 12265 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
7978nnzi 12549 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
80 3z 12558 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
811, 79, 803pm3.2i 1346 . . . . . . . 8 (2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ)
82 3re 12259 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℝ
838, 82, 62ltleii 11267 . . . . . . . . 9 2 ≤ 3
84 3lt5 12352 . . . . . . . . . 10 3 < 5
8582, 59, 84ltleii 11267 . . . . . . . . 9 3 ≤ 5
8683, 85pm3.2i 471 . . . . . . . 8 (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)
87 elfz2 13466 . . . . . . . 8 (3 ∈ (2...5) ↔ ((2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ) ∧ (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)))
8881, 86, 87mpbir2an 717 . . . . . . 7 3 ∈ (2...5)
89 fzsplit 13502 . . . . . . 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 12243 . . . . . . . . 9 3 = (2 + 1)
9291oveq2i 7374 . . . . . . . 8 (2...3) = (2...(2 + 1))
93 fzpr 13531 . . . . . . . . 9 (2 ∈ ℤ → (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)})
941, 93ax-mp 5 . . . . . . . 8 (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)}
95 2p1e3 12316 . . . . . . . . 9 (2 + 1) = 3
9695preq2i 4676 . . . . . . . 8 {2, (2 + 1)} = {2, 3}
9792, 94, 963eqtri 2767 . . . . . . 7 (2...3) = {2, 3}
9828oveq1i 7373 . . . . . . . 8 ((3 + 1)...5) = (4...5)
99 df-5 12245 . . . . . . . . 9 5 = (4 + 1)
10099oveq2i 7374 . . . . . . . 8 (4...5) = (4...(4 + 1))
101 4z 12559 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
102 fzpr 13531 . . . . . . . . . 10 (4 ∈ ℤ → (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)})
103101, 102ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)}
104 4p1e5 12320 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
105104preq2i 4676 . . . . . . . . 9 {4, (4 + 1)} = {4, 5}
106103, 105eqtri 2763 . . . . . . . 8 (4...(4 + 1)) = {4, 5}
10798, 100, 1063eqtri 2767 . . . . . . 7 ((3 + 1)...5) = {4, 5}
10897, 107uneq12i 4103 . . . . . 6 ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5)) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
10977, 90, 1083eqtri 2767 . . . . 5 (2...(⌊‘(√‘31))) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
110109ineq1i 4152 . . . 4 ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ)
11157, 110eleq2s 2858 . . 3 (𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
112111rgen 3056 . 2 𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31
113 isprm7 16676 . 2 (31 ∈ ℙ ↔ (31 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31))
11414, 112, 113mpbir2an 717 1 31 ∈ ℙ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 207  wa 396  wo 853  w3a 1092   = wceq 1547  wcel 2119  wral 3054  cun 3888  cin 3889  {cpr 4564   class class class wbr 5079  cfv 6492  (class class class)co 7363  cr 11035  0cc0 11036  1c1 11037   + caddc 11039   < clt 11177  cle 11178  2c2 12234  3c3 12235  4c4 12236  5c5 12237  6c6 12238  9c9 12241  cz 12522  cdc 12642  cuz 12786  ...cfz 13459  cfl 13747  csqrt 15193  cdvds 16219  cprime 16638
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2712  ax-sep 5225  ax-nul 5235  ax-pow 5301  ax-pr 5369  ax-un 7685  ax-cnex 11092  ax-resscn 11093  ax-1cn 11094  ax-icn 11095  ax-addcl 11096  ax-addrcl 11097  ax-mulcl 11098  ax-mulrcl 11099  ax-mulcom 11100  ax-addass 11101  ax-mulass 11102  ax-distr 11103  ax-i2m1 11104  ax-1ne0 11105  ax-1rid 11106  ax-rnegex 11107  ax-rrecex 11108  ax-cnre 11109  ax-pre-lttri 11110  ax-pre-lttrn 11111  ax-pre-ltadd 11112  ax-pre-mulgt0 11113  ax-pre-sup 11114
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2719  df-cleq 2732  df-clel 2815  df-nfc 2889  df-ne 2936  df-nel 3040  df-ral 3055  df-rex 3065  df-rmo 3345  df-reu 3346  df-rab 3393  df-v 3434  df-sbc 3731  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4269  df-if 4462  df-pw 4538  df-sn 4563  df-pr 4565  df-op 4569  df-uni 4846  df-iun 4930  df-br 5080  df-opab 5142  df-mpt 5161  df-tr 5187  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-riota 7320  df-ov 7366  df-oprab 7367  df-mpo 7368  df-om 7814  df-1st 7938  df-2nd 7939  df-frecs 8228  df-wrecs 8259  df-recs 8308  df-rdg 8346  df-1o 8402  df-2o 8403  df-er 8640  df-en 8891  df-dom 8892  df-sdom 8893  df-fin 8894  df-sup 9352  df-inf 9353  df-pnf 11179  df-mnf 11180  df-xr 11181  df-ltxr 11182  df-le 11183  df-sub 11377  df-neg 11378  df-div 11806  df-nn 12173  df-2 12242  df-3 12243  df-4 12244  df-5 12245  df-6 12246  df-7 12247  df-8 12248  df-9 12249  df-n0 12436  df-z 12523  df-dec 12643  df-uz 12787  df-rp 12941  df-fz 13460  df-fl 13749  df-seq 13962  df-exp 14022  df-cj 15059  df-re 15060  df-im 15061  df-sqrt 15195  df-abs 15196  df-dvds 16220  df-prm 16639
This theorem is referenced by:  m5prm  48083
  Copyright terms: Public domain W3C validator