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 44937
Description: 31 is a prime number. In contrast to 37prm 16750, the proof of this theorem is not based on the "blanket" prmlem2 16749, but on isprm7 16341. 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 16750 (1810 characters compared with 1213 for 37prm 16750). The number of essential steps, however, is much smaller (138 compared with 213 for 37prm 16750). (Contributed by AV, 17-Aug-2021.) (Proof modification is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
31prm 31 ∈ ℙ

Proof of Theorem 31prm
StepHypRef Expression
1 2z 12282 . . 3 2 ∈ ℤ
2 3nn0 12181 . . . . 5 3 ∈ ℕ0
3 1nn0 12179 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12381 . . . 4 31 ∈ ℕ0
54nn0zi 12275 . . 3 31 ∈ ℤ
6 3nn 11982 . . . 4 3 ∈ ℕ
7 2nn0 12180 . . . 4 2 ∈ ℕ0
8 2re 11977 . . . . 5 2 ∈ ℝ
9 9re 12002 . . . . 5 9 ∈ ℝ
10 2lt9 12108 . . . . 5 2 < 9
118, 9, 10ltleii 11028 . . . 4 2 ≤ 9
126, 3, 7, 11declei 12402 . . 3 2 ≤ 31
13 eluz2 12517 . . 3 (31 ∈ (ℤ‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ 31 ∈ ℤ ∧ 2 ≤ 31))
141, 5, 12, 13mpbir3an 1339 . 2 31 ∈ (ℤ‘2)
15 elun 4079 . . . . . 6 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) ↔ (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)))
16 elin 3899 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
17 vex 3426 . . . . . . . . . . 11 𝑛 ∈ V
1817elpr 4581 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {2, 3} ↔ (𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3))
19 0nn0 12178 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ ℕ0
20 2cn 11978 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℂ
2120mul02i 11094 . . . . . . . . . . . . 13 (0 · 2) = 0
22 1e0p1 12408 . . . . . . . . . . . . 13 1 = (0 + 1)
232, 19, 21, 22dec2dvds 16692 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 2 ∥ 31
24 breq1 5073 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 2 → (𝑛31 ↔ 2 ∥ 31))
2523, 24mtbiri 326 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 2 → ¬ 𝑛31)
26 3ndvds4 44935 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 3 ∥ 4
272, 33dvdsdec 15969 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ (3 + 1))
28 3p1e4 12048 . . . . . . . . . . . . . . 15 (3 + 1) = 4
2928breq2i 5078 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ (3 + 1) ↔ 3 ∥ 4)
3027, 29bitri 274 . . . . . . . . . . . . 13 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ 4)
3126, 30mtbir 322 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 3 ∥ 31
32 breq1 5073 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 3 → (𝑛31 ↔ 3 ∥ 31))
3331, 32mtbiri 326 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 3 → ¬ 𝑛31)
3425, 33jaoi 853 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3) → ¬ 𝑛31)
3518, 34sylbi 216 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {2, 3} → ¬ 𝑛31)
3635adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
3716, 36sylbi 216 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
38 elin 3899 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
3917elpr 4581 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {4, 5} ↔ (𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5))
40 eleq1 2826 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ ↔ 4 ∈ ℙ))
41 4nprm 16328 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 4 ∈ ℙ
4241pm2.21i 119 . . . . . . . . . . . 12 (4 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31)
4340, 42syl6bi 252 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
44 1nn 11914 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ
45 1lt5 12083 . . . . . . . . . . . . . 14 1 < 5
462, 44, 45dec5dvds 16693 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 5 ∥ 31
47 breq1 5073 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 5 → (𝑛31 ↔ 5 ∥ 31))
4846, 47mtbiri 326 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 5 → ¬ 𝑛31)
4948a1d 25 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 5 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5043, 49jaoi 853 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5) → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5139, 50sylbi 216 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {4, 5} → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5251imp 406 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5338, 52sylbi 216 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5437, 53jaoi 853 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
5515, 54sylbi 216 . . . . 5 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
56 indir 4206 . . . . 5 (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ))
5755, 56eleq2s 2857 . . . 4 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
58 5nn0 12183 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℕ0
59 5re 11990 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℝ
60 5lt9 12105 . . . . . . . . . 10 5 < 9
6159, 9, 60ltleii 11028 . . . . . . . . 9 5 ≤ 9
62 2lt3 12075 . . . . . . . . 9 2 < 3
637, 2, 58, 3, 61, 62decleh 12401 . . . . . . . 8 25 ≤ 31
64 6nn 11992 . . . . . . . . 9 6 ∈ ℕ
65 1lt6 12088 . . . . . . . . 9 1 < 6
662, 3, 64, 65declt 12394 . . . . . . . 8 31 < 36
674nn0rei 12174 . . . . . . . . . 10 31 ∈ ℝ
68 0re 10908 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℝ
69 9pos 12016 . . . . . . . . . . . 12 0 < 9
7068, 9, 69ltleii 11028 . . . . . . . . . . 11 0 ≤ 9
716, 3, 19, 70declei 12402 . . . . . . . . . 10 0 ≤ 31
7267, 71pm3.2i 470 . . . . . . . . 9 (31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31)
73 flsqrt5 44934 . . . . . . . . . 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 707 . . . . . . 7 (⌊‘(√‘31)) = 5
7776oveq2i 7266 . . . . . 6 (2...(⌊‘(√‘31))) = (2...5)
78 5nn 11989 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
7978nnzi 12274 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
80 3z 12283 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
811, 79, 803pm3.2i 1337 . . . . . . . 8 (2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ)
82 3re 11983 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℝ
838, 82, 62ltleii 11028 . . . . . . . . 9 2 ≤ 3
84 3lt5 12081 . . . . . . . . . 10 3 < 5
8582, 59, 84ltleii 11028 . . . . . . . . 9 3 ≤ 5
8683, 85pm3.2i 470 . . . . . . . 8 (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)
87 elfz2 13175 . . . . . . . 8 (3 ∈ (2...5) ↔ ((2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ) ∧ (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)))
8881, 86, 87mpbir2an 707 . . . . . . 7 3 ∈ (2...5)
89 fzsplit 13211 . . . . . . 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 11967 . . . . . . . . 9 3 = (2 + 1)
9291oveq2i 7266 . . . . . . . 8 (2...3) = (2...(2 + 1))
93 fzpr 13240 . . . . . . . . 9 (2 ∈ ℤ → (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)})
941, 93ax-mp 5 . . . . . . . 8 (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)}
95 2p1e3 12045 . . . . . . . . 9 (2 + 1) = 3
9695preq2i 4670 . . . . . . . 8 {2, (2 + 1)} = {2, 3}
9792, 94, 963eqtri 2770 . . . . . . 7 (2...3) = {2, 3}
9828oveq1i 7265 . . . . . . . 8 ((3 + 1)...5) = (4...5)
99 df-5 11969 . . . . . . . . 9 5 = (4 + 1)
10099oveq2i 7266 . . . . . . . 8 (4...5) = (4...(4 + 1))
101 4z 12284 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
102 fzpr 13240 . . . . . . . . . 10 (4 ∈ ℤ → (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)})
103101, 102ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)}
104 4p1e5 12049 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
105104preq2i 4670 . . . . . . . . 9 {4, (4 + 1)} = {4, 5}
106103, 105eqtri 2766 . . . . . . . 8 (4...(4 + 1)) = {4, 5}
10798, 100, 1063eqtri 2770 . . . . . . 7 ((3 + 1)...5) = {4, 5}
10897, 107uneq12i 4091 . . . . . 6 ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5)) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
10977, 90, 1083eqtri 2770 . . . . 5 (2...(⌊‘(√‘31))) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
110109ineq1i 4139 . . . 4 ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ)
11157, 110eleq2s 2857 . . 3 (𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
112111rgen 3073 . 2 𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31
113 isprm7 16341 . 2 (31 ∈ ℙ ↔ (31 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31))
11414, 112, 113mpbir2an 707 1 31 ∈ ℙ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 205  wa 395  wo 843  w3a 1085   = wceq 1539  wcel 2108  wral 3063  cun 3881  cin 3882  {cpr 4560   class class class wbr 5070  cfv 6418  (class class class)co 7255  cr 10801  0cc0 10802  1c1 10803   + caddc 10805   < clt 10940  cle 10941  2c2 11958  3c3 11959  4c4 11960  5c5 11961  6c6 11962  9c9 11965  cz 12249  cdc 12366  cuz 12511  ...cfz 13168  cfl 13438  csqrt 14872  cdvds 15891  cprime 16304
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566  ax-cnex 10858  ax-resscn 10859  ax-1cn 10860  ax-icn 10861  ax-addcl 10862  ax-addrcl 10863  ax-mulcl 10864  ax-mulrcl 10865  ax-mulcom 10866  ax-addass 10867  ax-mulass 10868  ax-distr 10869  ax-i2m1 10870  ax-1ne0 10871  ax-1rid 10872  ax-rnegex 10873  ax-rrecex 10874  ax-cnre 10875  ax-pre-lttri 10876  ax-pre-lttrn 10877  ax-pre-ltadd 10878  ax-pre-mulgt0 10879  ax-pre-sup 10880
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rmo 3071  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4837  df-iun 4923  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-tr 5188  df-id 5480  df-eprel 5486  df-po 5494  df-so 5495  df-fr 5535  df-we 5537  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-pred 6191  df-ord 6254  df-on 6255  df-lim 6256  df-suc 6257  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-riota 7212  df-ov 7258  df-oprab 7259  df-mpo 7260  df-om 7688  df-1st 7804  df-2nd 7805  df-frecs 8068  df-wrecs 8099  df-recs 8173  df-rdg 8212  df-1o 8267  df-2o 8268  df-er 8456  df-en 8692  df-dom 8693  df-sdom 8694  df-fin 8695  df-sup 9131  df-inf 9132  df-pnf 10942  df-mnf 10943  df-xr 10944  df-ltxr 10945  df-le 10946  df-sub 11137  df-neg 11138  df-div 11563  df-nn 11904  df-2 11966  df-3 11967  df-4 11968  df-5 11969  df-6 11970  df-7 11971  df-8 11972  df-9 11973  df-n0 12164  df-z 12250  df-dec 12367  df-uz 12512  df-rp 12660  df-fz 13169  df-fl 13440  df-seq 13650  df-exp 13711  df-cj 14738  df-re 14739  df-im 14740  df-sqrt 14874  df-abs 14875  df-dvds 15892  df-prm 16305
This theorem is referenced by:  m5prm  44938
  Copyright terms: Public domain W3C validator