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 46251
Description: 31 is a prime number. In contrast to 37prm 17050, the proof of this theorem is not based on the "blanket" prmlem2 17049, but on isprm7 16641. 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 17050 (1810 characters compared with 1213 for 37prm 17050). The number of essential steps, however, is much smaller (138 compared with 213 for 37prm 17050). (Contributed by AV, 17-Aug-2021.) (Proof modification is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
31prm 31 ∈ ℙ

Proof of Theorem 31prm
StepHypRef Expression
1 2z 12590 . . 3 2 ∈ ℤ
2 3nn0 12486 . . . . 5 3 ∈ ℕ0
3 1nn0 12484 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12688 . . . 4 31 ∈ ℕ0
54nn0zi 12583 . . 3 31 ∈ ℤ
6 3nn 12287 . . . 4 3 ∈ ℕ
7 2nn0 12485 . . . 4 2 ∈ ℕ0
8 2re 12282 . . . . 5 2 ∈ ℝ
9 9re 12307 . . . . 5 9 ∈ ℝ
10 2lt9 12413 . . . . 5 2 < 9
118, 9, 10ltleii 11333 . . . 4 2 ≤ 9
126, 3, 7, 11declei 12709 . . 3 2 ≤ 31
13 eluz2 12824 . . 3 (31 ∈ (ℤ‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ 31 ∈ ℤ ∧ 2 ≤ 31))
141, 5, 12, 13mpbir3an 1341 . 2 31 ∈ (ℤ‘2)
15 elun 4147 . . . . . 6 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) ↔ (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)))
16 elin 3963 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
17 vex 3478 . . . . . . . . . . 11 𝑛 ∈ V
1817elpr 4650 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {2, 3} ↔ (𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3))
19 0nn0 12483 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ ℕ0
20 2cn 12283 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℂ
2120mul02i 11399 . . . . . . . . . . . . 13 (0 · 2) = 0
22 1e0p1 12715 . . . . . . . . . . . . 13 1 = (0 + 1)
232, 19, 21, 22dec2dvds 16992 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 2 ∥ 31
24 breq1 5150 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 2 → (𝑛31 ↔ 2 ∥ 31))
2523, 24mtbiri 326 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 2 → ¬ 𝑛31)
26 3ndvds4 46249 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 3 ∥ 4
272, 33dvdsdec 16271 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ (3 + 1))
28 3p1e4 12353 . . . . . . . . . . . . . . 15 (3 + 1) = 4
2928breq2i 5155 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ (3 + 1) ↔ 3 ∥ 4)
3027, 29bitri 274 . . . . . . . . . . . . 13 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ 4)
3126, 30mtbir 322 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 3 ∥ 31
32 breq1 5150 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 3 → (𝑛31 ↔ 3 ∥ 31))
3331, 32mtbiri 326 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 3 → ¬ 𝑛31)
3425, 33jaoi 855 . . . . . . . . . 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 3963 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
3917elpr 4650 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {4, 5} ↔ (𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5))
40 eleq1 2821 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ ↔ 4 ∈ ℙ))
41 4nprm 16628 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 4 ∈ ℙ
4241pm2.21i 119 . . . . . . . . . . . 12 (4 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31)
4340, 42syl6bi 252 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
44 1nn 12219 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ
45 1lt5 12388 . . . . . . . . . . . . . 14 1 < 5
462, 44, 45dec5dvds 16993 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 5 ∥ 31
47 breq1 5150 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 5 → (𝑛31 ↔ 5 ∥ 31))
4846, 47mtbiri 326 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 5 → ¬ 𝑛31)
4948a1d 25 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 5 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5043, 49jaoi 855 . . . . . . . . . 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 855 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
5515, 54sylbi 216 . . . . 5 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
56 indir 4274 . . . . 5 (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ))
5755, 56eleq2s 2851 . . . 4 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
58 5nn0 12488 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℕ0
59 5re 12295 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℝ
60 5lt9 12410 . . . . . . . . . 10 5 < 9
6159, 9, 60ltleii 11333 . . . . . . . . 9 5 ≤ 9
62 2lt3 12380 . . . . . . . . 9 2 < 3
637, 2, 58, 3, 61, 62decleh 12708 . . . . . . . 8 25 ≤ 31
64 6nn 12297 . . . . . . . . 9 6 ∈ ℕ
65 1lt6 12393 . . . . . . . . 9 1 < 6
662, 3, 64, 65declt 12701 . . . . . . . 8 31 < 36
674nn0rei 12479 . . . . . . . . . 10 31 ∈ ℝ
68 0re 11212 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℝ
69 9pos 12321 . . . . . . . . . . . 12 0 < 9
7068, 9, 69ltleii 11333 . . . . . . . . . . 11 0 ≤ 9
716, 3, 19, 70declei 12709 . . . . . . . . . 10 0 ≤ 31
7267, 71pm3.2i 471 . . . . . . . . 9 (31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31)
73 flsqrt5 46248 . . . . . . . . . 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 709 . . . . . . 7 (⌊‘(√‘31)) = 5
7776oveq2i 7416 . . . . . 6 (2...(⌊‘(√‘31))) = (2...5)
78 5nn 12294 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
7978nnzi 12582 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
80 3z 12591 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
811, 79, 803pm3.2i 1339 . . . . . . . 8 (2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ)
82 3re 12288 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℝ
838, 82, 62ltleii 11333 . . . . . . . . 9 2 ≤ 3
84 3lt5 12386 . . . . . . . . . 10 3 < 5
8582, 59, 84ltleii 11333 . . . . . . . . 9 3 ≤ 5
8683, 85pm3.2i 471 . . . . . . . 8 (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)
87 elfz2 13487 . . . . . . . 8 (3 ∈ (2...5) ↔ ((2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ) ∧ (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)))
8881, 86, 87mpbir2an 709 . . . . . . 7 3 ∈ (2...5)
89 fzsplit 13523 . . . . . . 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 12272 . . . . . . . . 9 3 = (2 + 1)
9291oveq2i 7416 . . . . . . . 8 (2...3) = (2...(2 + 1))
93 fzpr 13552 . . . . . . . . 9 (2 ∈ ℤ → (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)})
941, 93ax-mp 5 . . . . . . . 8 (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)}
95 2p1e3 12350 . . . . . . . . 9 (2 + 1) = 3
9695preq2i 4740 . . . . . . . 8 {2, (2 + 1)} = {2, 3}
9792, 94, 963eqtri 2764 . . . . . . 7 (2...3) = {2, 3}
9828oveq1i 7415 . . . . . . . 8 ((3 + 1)...5) = (4...5)
99 df-5 12274 . . . . . . . . 9 5 = (4 + 1)
10099oveq2i 7416 . . . . . . . 8 (4...5) = (4...(4 + 1))
101 4z 12592 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
102 fzpr 13552 . . . . . . . . . 10 (4 ∈ ℤ → (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)})
103101, 102ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)}
104 4p1e5 12354 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
105104preq2i 4740 . . . . . . . . 9 {4, (4 + 1)} = {4, 5}
106103, 105eqtri 2760 . . . . . . . 8 (4...(4 + 1)) = {4, 5}
10798, 100, 1063eqtri 2764 . . . . . . 7 ((3 + 1)...5) = {4, 5}
10897, 107uneq12i 4160 . . . . . 6 ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5)) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
10977, 90, 1083eqtri 2764 . . . . 5 (2...(⌊‘(√‘31))) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
110109ineq1i 4207 . . . 4 ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ)
11157, 110eleq2s 2851 . . 3 (𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
112111rgen 3063 . 2 𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31
113 isprm7 16641 . 2 (31 ∈ ℙ ↔ (31 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31))
11414, 112, 113mpbir2an 709 1 31 ∈ ℙ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 205  wa 396  wo 845  w3a 1087   = wceq 1541  wcel 2106  wral 3061  cun 3945  cin 3946  {cpr 4629   class class class wbr 5147  cfv 6540  (class class class)co 7405  cr 11105  0cc0 11106  1c1 11107   + caddc 11109   < clt 11244  cle 11245  2c2 12263  3c3 12264  4c4 12265  5c5 12266  6c6 12267  9c9 12270  cz 12554  cdc 12673  cuz 12818  ...cfz 13480  cfl 13751  csqrt 15176  cdvds 16193  cprime 16604
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-2o 8463  df-er 8699  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-sup 9433  df-inf 9434  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-4 12273  df-5 12274  df-6 12275  df-7 12276  df-8 12277  df-9 12278  df-n0 12469  df-z 12555  df-dec 12674  df-uz 12819  df-rp 12971  df-fz 13481  df-fl 13753  df-seq 13963  df-exp 14024  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-dvds 16194  df-prm 16605
This theorem is referenced by:  m5prm  46252
  Copyright terms: Public domain W3C validator