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 45060
Description: 31 is a prime number. In contrast to 37prm 16831, the proof of this theorem is not based on the "blanket" prmlem2 16830, but on isprm7 16422. 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 16831 (1810 characters compared with 1213 for 37prm 16831). The number of essential steps, however, is much smaller (138 compared with 213 for 37prm 16831). (Contributed by AV, 17-Aug-2021.) (Proof modification is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
31prm 31 ∈ ℙ

Proof of Theorem 31prm
StepHypRef Expression
1 2z 12361 . . 3 2 ∈ ℤ
2 3nn0 12260 . . . . 5 3 ∈ ℕ0
3 1nn0 12258 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12461 . . . 4 31 ∈ ℕ0
54nn0zi 12354 . . 3 31 ∈ ℤ
6 3nn 12061 . . . 4 3 ∈ ℕ
7 2nn0 12259 . . . 4 2 ∈ ℕ0
8 2re 12056 . . . . 5 2 ∈ ℝ
9 9re 12081 . . . . 5 9 ∈ ℝ
10 2lt9 12187 . . . . 5 2 < 9
118, 9, 10ltleii 11107 . . . 4 2 ≤ 9
126, 3, 7, 11declei 12482 . . 3 2 ≤ 31
13 eluz2 12597 . . 3 (31 ∈ (ℤ‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ 31 ∈ ℤ ∧ 2 ≤ 31))
141, 5, 12, 13mpbir3an 1340 . 2 31 ∈ (ℤ‘2)
15 elun 4084 . . . . . 6 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) ↔ (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)))
16 elin 3904 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
17 vex 3437 . . . . . . . . . . 11 𝑛 ∈ V
1817elpr 4585 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {2, 3} ↔ (𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3))
19 0nn0 12257 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ ℕ0
20 2cn 12057 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℂ
2120mul02i 11173 . . . . . . . . . . . . 13 (0 · 2) = 0
22 1e0p1 12488 . . . . . . . . . . . . 13 1 = (0 + 1)
232, 19, 21, 22dec2dvds 16773 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 2 ∥ 31
24 breq1 5078 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 2 → (𝑛31 ↔ 2 ∥ 31))
2523, 24mtbiri 327 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 2 → ¬ 𝑛31)
26 3ndvds4 45058 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 3 ∥ 4
272, 33dvdsdec 16050 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ (3 + 1))
28 3p1e4 12127 . . . . . . . . . . . . . . 15 (3 + 1) = 4
2928breq2i 5083 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ (3 + 1) ↔ 3 ∥ 4)
3027, 29bitri 274 . . . . . . . . . . . . 13 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ 4)
3126, 30mtbir 323 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 3 ∥ 31
32 breq1 5078 . . . . . . . . . . . 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 3904 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
3917elpr 4585 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {4, 5} ↔ (𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5))
40 eleq1 2827 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ ↔ 4 ∈ ℙ))
41 4nprm 16409 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 4 ∈ ℙ
4241pm2.21i 119 . . . . . . . . . . . 12 (4 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31)
4340, 42syl6bi 252 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
44 1nn 11993 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ
45 1lt5 12162 . . . . . . . . . . . . . 14 1 < 5
462, 44, 45dec5dvds 16774 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 5 ∥ 31
47 breq1 5078 . . . . . . . . . . . . 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 4210 . . . . 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 12262 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℕ0
59 5re 12069 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℝ
60 5lt9 12184 . . . . . . . . . 10 5 < 9
6159, 9, 60ltleii 11107 . . . . . . . . 9 5 ≤ 9
62 2lt3 12154 . . . . . . . . 9 2 < 3
637, 2, 58, 3, 61, 62decleh 12481 . . . . . . . 8 25 ≤ 31
64 6nn 12071 . . . . . . . . 9 6 ∈ ℕ
65 1lt6 12167 . . . . . . . . 9 1 < 6
662, 3, 64, 65declt 12474 . . . . . . . 8 31 < 36
674nn0rei 12253 . . . . . . . . . 10 31 ∈ ℝ
68 0re 10986 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℝ
69 9pos 12095 . . . . . . . . . . . 12 0 < 9
7068, 9, 69ltleii 11107 . . . . . . . . . . 11 0 ≤ 9
716, 3, 19, 70declei 12482 . . . . . . . . . 10 0 ≤ 31
7267, 71pm3.2i 471 . . . . . . . . 9 (31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31)
73 flsqrt5 45057 . . . . . . . . . 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 7295 . . . . . 6 (2...(⌊‘(√‘31))) = (2...5)
78 5nn 12068 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
7978nnzi 12353 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
80 3z 12362 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
811, 79, 803pm3.2i 1338 . . . . . . . 8 (2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ)
82 3re 12062 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℝ
838, 82, 62ltleii 11107 . . . . . . . . 9 2 ≤ 3
84 3lt5 12160 . . . . . . . . . 10 3 < 5
8582, 59, 84ltleii 11107 . . . . . . . . 9 3 ≤ 5
8683, 85pm3.2i 471 . . . . . . . 8 (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)
87 elfz2 13255 . . . . . . . 8 (3 ∈ (2...5) ↔ ((2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ) ∧ (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)))
8881, 86, 87mpbir2an 708 . . . . . . 7 3 ∈ (2...5)
89 fzsplit 13291 . . . . . . 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 12046 . . . . . . . . 9 3 = (2 + 1)
9291oveq2i 7295 . . . . . . . 8 (2...3) = (2...(2 + 1))
93 fzpr 13320 . . . . . . . . 9 (2 ∈ ℤ → (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)})
941, 93ax-mp 5 . . . . . . . 8 (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)}
95 2p1e3 12124 . . . . . . . . 9 (2 + 1) = 3
9695preq2i 4674 . . . . . . . 8 {2, (2 + 1)} = {2, 3}
9792, 94, 963eqtri 2771 . . . . . . 7 (2...3) = {2, 3}
9828oveq1i 7294 . . . . . . . 8 ((3 + 1)...5) = (4...5)
99 df-5 12048 . . . . . . . . 9 5 = (4 + 1)
10099oveq2i 7295 . . . . . . . 8 (4...5) = (4...(4 + 1))
101 4z 12363 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
102 fzpr 13320 . . . . . . . . . 10 (4 ∈ ℤ → (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)})
103101, 102ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)}
104 4p1e5 12128 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
105104preq2i 4674 . . . . . . . . 9 {4, (4 + 1)} = {4, 5}
106103, 105eqtri 2767 . . . . . . . 8 (4...(4 + 1)) = {4, 5}
10798, 100, 1063eqtri 2771 . . . . . . 7 ((3 + 1)...5) = {4, 5}
10897, 107uneq12i 4096 . . . . . 6 ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5)) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
10977, 90, 1083eqtri 2771 . . . . 5 (2...(⌊‘(√‘31))) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
110109ineq1i 4143 . . . 4 ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ)
11157, 110eleq2s 2858 . . 3 (𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
112111rgen 3075 . 2 𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31
113 isprm7 16422 . 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 1539  wcel 2107  wral 3065  cun 3886  cin 3887  {cpr 4564   class class class wbr 5075  cfv 6437  (class class class)co 7284  cr 10879  0cc0 10880  1c1 10881   + caddc 10883   < clt 11018  cle 11019  2c2 12037  3c3 12038  4c4 12039  5c5 12040  6c6 12041  9c9 12044  cz 12328  cdc 12446  cuz 12591  ...cfz 13248  cfl 13519  csqrt 14953  cdvds 15972  cprime 16385
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2710  ax-sep 5224  ax-nul 5231  ax-pow 5289  ax-pr 5353  ax-un 7597  ax-cnex 10936  ax-resscn 10937  ax-1cn 10938  ax-icn 10939  ax-addcl 10940  ax-addrcl 10941  ax-mulcl 10942  ax-mulrcl 10943  ax-mulcom 10944  ax-addass 10945  ax-mulass 10946  ax-distr 10947  ax-i2m1 10948  ax-1ne0 10949  ax-1rid 10950  ax-rnegex 10951  ax-rrecex 10952  ax-cnre 10953  ax-pre-lttri 10954  ax-pre-lttrn 10955  ax-pre-ltadd 10956  ax-pre-mulgt0 10957  ax-pre-sup 10958
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2541  df-eu 2570  df-clab 2717  df-cleq 2731  df-clel 2817  df-nfc 2890  df-ne 2945  df-nel 3051  df-ral 3070  df-rex 3071  df-rmo 3072  df-reu 3073  df-rab 3074  df-v 3435  df-sbc 3718  df-csb 3834  df-dif 3891  df-un 3893  df-in 3895  df-ss 3905  df-pss 3907  df-nul 4258  df-if 4461  df-pw 4536  df-sn 4563  df-pr 4565  df-op 4569  df-uni 4841  df-iun 4927  df-br 5076  df-opab 5138  df-mpt 5159  df-tr 5193  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 6206  df-ord 6273  df-on 6274  df-lim 6275  df-suc 6276  df-iota 6395  df-fun 6439  df-fn 6440  df-f 6441  df-f1 6442  df-fo 6443  df-f1o 6444  df-fv 6445  df-riota 7241  df-ov 7287  df-oprab 7288  df-mpo 7289  df-om 7722  df-1st 7840  df-2nd 7841  df-frecs 8106  df-wrecs 8137  df-recs 8211  df-rdg 8250  df-1o 8306  df-2o 8307  df-er 8507  df-en 8743  df-dom 8744  df-sdom 8745  df-fin 8746  df-sup 9210  df-inf 9211  df-pnf 11020  df-mnf 11021  df-xr 11022  df-ltxr 11023  df-le 11024  df-sub 11216  df-neg 11217  df-div 11642  df-nn 11983  df-2 12045  df-3 12046  df-4 12047  df-5 12048  df-6 12049  df-7 12050  df-8 12051  df-9 12052  df-n0 12243  df-z 12329  df-dec 12447  df-uz 12592  df-rp 12740  df-fz 13249  df-fl 13521  df-seq 13731  df-exp 13792  df-cj 14819  df-re 14820  df-im 14821  df-sqrt 14955  df-abs 14956  df-dvds 15973  df-prm 16386
This theorem is referenced by:  m5prm  45061
  Copyright terms: Public domain W3C validator