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 45018
Description: 31 is a prime number. In contrast to 37prm 16820, the proof of this theorem is not based on the "blanket" prmlem2 16819, but on isprm7 16411. 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 16820 (1810 characters compared with 1213 for 37prm 16820). The number of essential steps, however, is much smaller (138 compared with 213 for 37prm 16820). (Contributed by AV, 17-Aug-2021.) (Proof modification is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
31prm 31 ∈ ℙ

Proof of Theorem 31prm
StepHypRef Expression
1 2z 12352 . . 3 2 ∈ ℤ
2 3nn0 12251 . . . . 5 3 ∈ ℕ0
3 1nn0 12249 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12451 . . . 4 31 ∈ ℕ0
54nn0zi 12345 . . 3 31 ∈ ℤ
6 3nn 12052 . . . 4 3 ∈ ℕ
7 2nn0 12250 . . . 4 2 ∈ ℕ0
8 2re 12047 . . . . 5 2 ∈ ℝ
9 9re 12072 . . . . 5 9 ∈ ℝ
10 2lt9 12178 . . . . 5 2 < 9
118, 9, 10ltleii 11098 . . . 4 2 ≤ 9
126, 3, 7, 11declei 12472 . . 3 2 ≤ 31
13 eluz2 12587 . . 3 (31 ∈ (ℤ‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ 31 ∈ ℤ ∧ 2 ≤ 31))
141, 5, 12, 13mpbir3an 1340 . 2 31 ∈ (ℤ‘2)
15 elun 4088 . . . . . 6 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) ↔ (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)))
16 elin 3908 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
17 vex 3435 . . . . . . . . . . 11 𝑛 ∈ V
1817elpr 4590 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {2, 3} ↔ (𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3))
19 0nn0 12248 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ ℕ0
20 2cn 12048 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℂ
2120mul02i 11164 . . . . . . . . . . . . 13 (0 · 2) = 0
22 1e0p1 12478 . . . . . . . . . . . . 13 1 = (0 + 1)
232, 19, 21, 22dec2dvds 16762 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 2 ∥ 31
24 breq1 5082 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 2 → (𝑛31 ↔ 2 ∥ 31))
2523, 24mtbiri 327 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 2 → ¬ 𝑛31)
26 3ndvds4 45016 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 3 ∥ 4
272, 33dvdsdec 16039 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ (3 + 1))
28 3p1e4 12118 . . . . . . . . . . . . . . 15 (3 + 1) = 4
2928breq2i 5087 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ (3 + 1) ↔ 3 ∥ 4)
3027, 29bitri 274 . . . . . . . . . . . . 13 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ 4)
3126, 30mtbir 323 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 3 ∥ 31
32 breq1 5082 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 3 → (𝑛31 ↔ 3 ∥ 31))
3331, 32mtbiri 327 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 3 → ¬ 𝑛31)
3425, 33jaoi 854 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3) → ¬ 𝑛31)
3518, 34sylbi 216 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {2, 3} → ¬ 𝑛31)
3635adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
3716, 36sylbi 216 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
38 elin 3908 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
3917elpr 4590 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {4, 5} ↔ (𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5))
40 eleq1 2828 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ ↔ 4 ∈ ℙ))
41 4nprm 16398 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 4 ∈ ℙ
4241pm2.21i 119 . . . . . . . . . . . 12 (4 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31)
4340, 42syl6bi 252 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
44 1nn 11984 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ
45 1lt5 12153 . . . . . . . . . . . . . 14 1 < 5
462, 44, 45dec5dvds 16763 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 5 ∥ 31
47 breq1 5082 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 5 → (𝑛31 ↔ 5 ∥ 31))
4846, 47mtbiri 327 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 5 → ¬ 𝑛31)
4948a1d 25 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 5 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5043, 49jaoi 854 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5) → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5139, 50sylbi 216 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {4, 5} → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5251imp 407 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5338, 52sylbi 216 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5437, 53jaoi 854 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
5515, 54sylbi 216 . . . . 5 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
56 indir 4215 . . . . 5 (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ))
5755, 56eleq2s 2859 . . . 4 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
58 5nn0 12253 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℕ0
59 5re 12060 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℝ
60 5lt9 12175 . . . . . . . . . 10 5 < 9
6159, 9, 60ltleii 11098 . . . . . . . . 9 5 ≤ 9
62 2lt3 12145 . . . . . . . . 9 2 < 3
637, 2, 58, 3, 61, 62decleh 12471 . . . . . . . 8 25 ≤ 31
64 6nn 12062 . . . . . . . . 9 6 ∈ ℕ
65 1lt6 12158 . . . . . . . . 9 1 < 6
662, 3, 64, 65declt 12464 . . . . . . . 8 31 < 36
674nn0rei 12244 . . . . . . . . . 10 31 ∈ ℝ
68 0re 10978 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℝ
69 9pos 12086 . . . . . . . . . . . 12 0 < 9
7068, 9, 69ltleii 11098 . . . . . . . . . . 11 0 ≤ 9
716, 3, 19, 70declei 12472 . . . . . . . . . 10 0 ≤ 31
7267, 71pm3.2i 471 . . . . . . . . 9 (31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31)
73 flsqrt5 45015 . . . . . . . . . 10 ((31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31) → ((25 ≤ 31 ∧ 31 < 36) ↔ (⌊‘(√‘31)) = 5))
7473bicomd 222 . . . . . . . . 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 708 . . . . . . 7 (⌊‘(√‘31)) = 5
7776oveq2i 7282 . . . . . 6 (2...(⌊‘(√‘31))) = (2...5)
78 5nn 12059 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
7978nnzi 12344 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
80 3z 12353 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
811, 79, 803pm3.2i 1338 . . . . . . . 8 (2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ)
82 3re 12053 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℝ
838, 82, 62ltleii 11098 . . . . . . . . 9 2 ≤ 3
84 3lt5 12151 . . . . . . . . . 10 3 < 5
8582, 59, 84ltleii 11098 . . . . . . . . 9 3 ≤ 5
8683, 85pm3.2i 471 . . . . . . . 8 (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)
87 elfz2 13245 . . . . . . . 8 (3 ∈ (2...5) ↔ ((2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ) ∧ (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)))
8881, 86, 87mpbir2an 708 . . . . . . 7 3 ∈ (2...5)
89 fzsplit 13281 . . . . . . 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 12037 . . . . . . . . 9 3 = (2 + 1)
9291oveq2i 7282 . . . . . . . 8 (2...3) = (2...(2 + 1))
93 fzpr 13310 . . . . . . . . 9 (2 ∈ ℤ → (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)})
941, 93ax-mp 5 . . . . . . . 8 (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)}
95 2p1e3 12115 . . . . . . . . 9 (2 + 1) = 3
9695preq2i 4679 . . . . . . . 8 {2, (2 + 1)} = {2, 3}
9792, 94, 963eqtri 2772 . . . . . . 7 (2...3) = {2, 3}
9828oveq1i 7281 . . . . . . . 8 ((3 + 1)...5) = (4...5)
99 df-5 12039 . . . . . . . . 9 5 = (4 + 1)
10099oveq2i 7282 . . . . . . . 8 (4...5) = (4...(4 + 1))
101 4z 12354 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
102 fzpr 13310 . . . . . . . . . 10 (4 ∈ ℤ → (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)})
103101, 102ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)}
104 4p1e5 12119 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
105104preq2i 4679 . . . . . . . . 9 {4, (4 + 1)} = {4, 5}
106103, 105eqtri 2768 . . . . . . . 8 (4...(4 + 1)) = {4, 5}
10798, 100, 1063eqtri 2772 . . . . . . 7 ((3 + 1)...5) = {4, 5}
10897, 107uneq12i 4100 . . . . . 6 ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5)) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
10977, 90, 1083eqtri 2772 . . . . 5 (2...(⌊‘(√‘31))) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
110109ineq1i 4148 . . . 4 ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ)
11157, 110eleq2s 2859 . . 3 (𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
112111rgen 3076 . 2 𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31
113 isprm7 16411 . 2 (31 ∈ ℙ ↔ (31 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31))
11414, 112, 113mpbir2an 708 1 31 ∈ ℙ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 205  wa 396  wo 844  w3a 1086   = wceq 1542  wcel 2110  wral 3066  cun 3890  cin 3891  {cpr 4569   class class class wbr 5079  cfv 6432  (class class class)co 7271  cr 10871  0cc0 10872  1c1 10873   + caddc 10875   < clt 11010  cle 11011  2c2 12028  3c3 12029  4c4 12030  5c5 12031  6c6 12032  9c9 12035  cz 12319  cdc 12436  cuz 12581  ...cfz 13238  cfl 13508  csqrt 14942  cdvds 15961  cprime 16374
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 1975  ax-7 2015  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2711  ax-sep 5227  ax-nul 5234  ax-pow 5292  ax-pr 5356  ax-un 7582  ax-cnex 10928  ax-resscn 10929  ax-1cn 10930  ax-icn 10931  ax-addcl 10932  ax-addrcl 10933  ax-mulcl 10934  ax-mulrcl 10935  ax-mulcom 10936  ax-addass 10937  ax-mulass 10938  ax-distr 10939  ax-i2m1 10940  ax-1ne0 10941  ax-1rid 10942  ax-rnegex 10943  ax-rrecex 10944  ax-cnre 10945  ax-pre-lttri 10946  ax-pre-lttrn 10947  ax-pre-ltadd 10948  ax-pre-mulgt0 10949  ax-pre-sup 10950
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2072  df-mo 2542  df-eu 2571  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2818  df-nfc 2891  df-ne 2946  df-nel 3052  df-ral 3071  df-rex 3072  df-reu 3073  df-rmo 3074  df-rab 3075  df-v 3433  df-sbc 3721  df-csb 3838  df-dif 3895  df-un 3897  df-in 3899  df-ss 3909  df-pss 3911  df-nul 4263  df-if 4466  df-pw 4541  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4846  df-iun 4932  df-br 5080  df-opab 5142  df-mpt 5163  df-tr 5197  df-id 5490  df-eprel 5496  df-po 5504  df-so 5505  df-fr 5545  df-we 5547  df-xp 5596  df-rel 5597  df-cnv 5598  df-co 5599  df-dm 5600  df-rn 5601  df-res 5602  df-ima 5603  df-pred 6201  df-ord 6268  df-on 6269  df-lim 6270  df-suc 6271  df-iota 6390  df-fun 6434  df-fn 6435  df-f 6436  df-f1 6437  df-fo 6438  df-f1o 6439  df-fv 6440  df-riota 7228  df-ov 7274  df-oprab 7275  df-mpo 7276  df-om 7707  df-1st 7824  df-2nd 7825  df-frecs 8088  df-wrecs 8119  df-recs 8193  df-rdg 8232  df-1o 8288  df-2o 8289  df-er 8481  df-en 8717  df-dom 8718  df-sdom 8719  df-fin 8720  df-sup 9179  df-inf 9180  df-pnf 11012  df-mnf 11013  df-xr 11014  df-ltxr 11015  df-le 11016  df-sub 11207  df-neg 11208  df-div 11633  df-nn 11974  df-2 12036  df-3 12037  df-4 12038  df-5 12039  df-6 12040  df-7 12041  df-8 12042  df-9 12043  df-n0 12234  df-z 12320  df-dec 12437  df-uz 12582  df-rp 12730  df-fz 13239  df-fl 13510  df-seq 13720  df-exp 13781  df-cj 14808  df-re 14809  df-im 14810  df-sqrt 14944  df-abs 14945  df-dvds 15962  df-prm 16375
This theorem is referenced by:  m5prm  45019
  Copyright terms: Public domain W3C validator