Users' Mathboxes Mathbox for metakunt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  aks4d1p8d2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem aks4d1p8d2 42067
Description: Any prime power dividing a positive integer is less than that integer if that integer has another prime factor. (Contributed by metakunt, 13-Nov-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
aks4d1p8d2.1 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
aks4d1p8d2.2 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
aks4d1p8d2.3 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
aks4d1p8d2.4 (𝜑𝑄 ∈ ℙ)
aks4d1p8d2.5 (𝜑𝑃𝑅)
aks4d1p8d2.6 (𝜑𝑄𝑅)
aks4d1p8d2.7 (𝜑 → ¬ 𝑃𝑁)
aks4d1p8d2.8 (𝜑𝑄𝑁)
Assertion
Ref Expression
aks4d1p8d2 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) < 𝑅)

Proof of Theorem aks4d1p8d2
Dummy variable 𝑝 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 aks4d1p8d2.3 . . . . 5 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
2 prmnn 16708 . . . . 5 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
31, 2syl 17 . . . 4 (𝜑𝑃 ∈ ℕ)
43nnred 12279 . . 3 (𝜑𝑃 ∈ ℝ)
5 aks4d1p8d2.1 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
61, 5pccld 16884 . . 3 (𝜑 → (𝑃 pCnt 𝑅) ∈ ℕ0)
74, 6reexpcld 14200 . 2 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℝ)
8 aks4d1p8d2.4 . . . . 5 (𝜑𝑄 ∈ ℙ)
9 prmnn 16708 . . . . 5 (𝑄 ∈ ℙ → 𝑄 ∈ ℕ)
108, 9syl 17 . . . 4 (𝜑𝑄 ∈ ℕ)
1110nnred 12279 . . 3 (𝜑𝑄 ∈ ℝ)
127, 11remulcld 11289 . 2 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ∈ ℝ)
135nnred 12279 . 2 (𝜑𝑅 ∈ ℝ)
147recnd 11287 . . . 4 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℂ)
1514mulridd 11276 . . 3 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 1) = (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))
16 1red 11260 . . . 4 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
173nnrpd 13073 . . . . 5 (𝜑𝑃 ∈ ℝ+)
186nn0zd 12637 . . . . 5 (𝜑 → (𝑃 pCnt 𝑅) ∈ ℤ)
1917, 18rpexpcld 14283 . . . 4 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℝ+)
20 prmgt1 16731 . . . . 5 (𝑄 ∈ ℙ → 1 < 𝑄)
218, 20syl 17 . . . 4 (𝜑 → 1 < 𝑄)
2216, 11, 19, 21ltmul2dd 13131 . . 3 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 1) < ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄))
2315, 22eqbrtrrd 5172 . 2 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) < ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄))
243nnzd 12638 . . . . 5 (𝜑𝑃 ∈ ℤ)
2524, 6zexpcld 14125 . . . 4 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℤ)
2610nnzd 12638 . . . 4 (𝜑𝑄 ∈ ℤ)
275nnzd 12638 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ ℤ)
2825, 26gcdcomd 16548 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) gcd 𝑄) = (𝑄 gcd (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
29 0lt1 11783 . . . . . . . . . . . . . 14 0 < 1
3029a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 0 < 1)
31 0red 11262 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
3231, 16ltnled 11406 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (0 < 1 ↔ ¬ 1 ≤ 0))
3330, 32mpbid 232 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ¬ 1 ≤ 0)
3411recnd 11287 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑𝑄 ∈ ℂ)
3534exp1d 14178 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑄↑1) = 𝑄)
3635eqcomd 2741 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑄 = (𝑄↑1))
3736oveq2d 7447 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝑄) = (𝑄 pCnt (𝑄↑1)))
38 1zzd 12646 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
39 pcid 16907 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑄 ∈ ℙ ∧ 1 ∈ ℤ) → (𝑄 pCnt (𝑄↑1)) = 1)
408, 38, 39syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑄 pCnt (𝑄↑1)) = 1)
4137, 40eqtrd 2775 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝑄) = 1)
42 aks4d1p8d2.8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝜑𝑄𝑁)
4342adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑃 = 𝑄) → 𝑄𝑁)
44 breq1 5151 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑃 = 𝑄 → (𝑃𝑁𝑄𝑁))
4544adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑𝑃 = 𝑄) → (𝑃𝑁𝑄𝑁))
4645bicomd 223 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑃 = 𝑄) → (𝑄𝑁𝑃𝑁))
4746biimpd 229 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑃 = 𝑄) → (𝑄𝑁𝑃𝑁))
4843, 47mpd 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑃 = 𝑄) → 𝑃𝑁)
49 aks4d1p8d2.7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑 → ¬ 𝑃𝑁)
5049adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑃 = 𝑄) → ¬ 𝑃𝑁)
5148, 50pm2.65da 817 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → ¬ 𝑃 = 𝑄)
5251neqcomd 2745 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ¬ 𝑄 = 𝑃)
53 aks4d1p8d2.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑𝑃𝑅)
54 pcelnn 16904 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑅 ∈ ℕ) → ((𝑃 pCnt 𝑅) ∈ ℕ ↔ 𝑃𝑅))
551, 5, 54syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑 → ((𝑃 pCnt 𝑅) ∈ ℕ ↔ 𝑃𝑅))
5653, 55mpbird 257 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → (𝑃 pCnt 𝑅) ∈ ℕ)
57 prmdvdsexpb 16750 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑄 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑃 pCnt 𝑅) ∈ ℕ) → (𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ 𝑄 = 𝑃))
588, 1, 56, 57syl3anc 1370 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ 𝑄 = 𝑃))
5958notbid 318 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ ¬ 𝑄 = 𝑃))
6052, 59mpbird 257 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))
613, 6nnexpcld 14281 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℕ)
62 pceq0 16905 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑄 ∈ ℙ ∧ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℕ) → ((𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = 0 ↔ ¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
638, 61, 62syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = 0 ↔ ¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
6460, 63mpbird 257 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = 0)
6541, 64breq12d 5161 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑄 pCnt 𝑄) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) ↔ 1 ≤ 0))
6665notbid 318 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (¬ (𝑄 pCnt 𝑄) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) ↔ ¬ 1 ≤ 0))
6733, 66mpbird 257 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ¬ (𝑄 pCnt 𝑄) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
6867adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → ¬ (𝑄 pCnt 𝑄) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
69 simpr 484 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → 𝑝 = 𝑄)
7069oveq1d 7446 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → (𝑝 pCnt 𝑄) = (𝑄 pCnt 𝑄))
7169oveq1d 7446 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
7270, 71breq12d 5161 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → ((𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) ↔ (𝑄 pCnt 𝑄) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))))
7372notbid 318 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → (¬ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) ↔ ¬ (𝑄 pCnt 𝑄) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))))
7468, 73mpbird 257 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → ¬ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
7574, 8rspcime 3627 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∃𝑝 ∈ ℙ ¬ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
76 rexnal 3098 . . . . . . . . 9 (∃𝑝 ∈ ℙ ¬ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) ↔ ¬ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
7776a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑 → (∃𝑝 ∈ ℙ ¬ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) ↔ ¬ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))))
7875, 77mpbid 232 . . . . . . 7 (𝜑 → ¬ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
79 pc2dvds 16913 . . . . . . . . 9 ((𝑄 ∈ ℤ ∧ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℤ) → (𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))))
8026, 25, 79syl2anc 584 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))))
8180notbid 318 . . . . . . 7 (𝜑 → (¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ ¬ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))))
8278, 81mpbird 257 . . . . . 6 (𝜑 → ¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))
83 coprm 16745 . . . . . . 7 ((𝑄 ∈ ℙ ∧ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℤ) → (¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ (𝑄 gcd (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = 1))
848, 25, 83syl2anc 584 . . . . . 6 (𝜑 → (¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ (𝑄 gcd (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = 1))
8582, 84mpbid 232 . . . . 5 (𝜑 → (𝑄 gcd (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = 1)
8628, 85eqtrd 2775 . . . 4 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) gcd 𝑄) = 1)
87 pcdvds 16898 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑅 ∈ ℕ) → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∥ 𝑅)
881, 5, 87syl2anc 584 . . . 4 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∥ 𝑅)
89 aks4d1p8d2.6 . . . 4 (𝜑𝑄𝑅)
9025, 26, 27, 86, 88, 89coprmdvds2d 41983 . . 3 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ∥ 𝑅)
9125, 26zmulcld 12726 . . . 4 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ∈ ℤ)
92 dvdsle 16344 . . . 4 ((((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ∈ ℤ ∧ 𝑅 ∈ ℕ) → (((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ∥ 𝑅 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ≤ 𝑅))
9391, 5, 92syl2anc 584 . . 3 (𝜑 → (((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ∥ 𝑅 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ≤ 𝑅))
9490, 93mpd 15 . 2 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ≤ 𝑅)
957, 12, 13, 23, 94ltletrd 11419 1 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) < 𝑅)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1537  wcel 2106  wral 3059  wrex 3068   class class class wbr 5148  (class class class)co 7431  0cc0 11153  1c1 11154   · cmul 11158   < clt 11293  cle 11294  cn 12264  cz 12611  cexp 14099  cdvds 16287   gcd cgcd 16528  cprime 16705   pCnt cpc 16870
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230  ax-pre-sup 11231
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3378  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8013  df-2nd 8014  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-1o 8505  df-2o 8506  df-er 8744  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-fin 8988  df-sup 9480  df-inf 9481  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-div 11919  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-n0 12525  df-z 12612  df-uz 12877  df-q 12989  df-rp 13033  df-fz 13545  df-fl 13829  df-mod 13907  df-seq 14040  df-exp 14100  df-cj 15135  df-re 15136  df-im 15137  df-sqrt 15271  df-abs 15272  df-dvds 16288  df-gcd 16529  df-prm 16706  df-pc 16871
This theorem is referenced by:  aks4d1p8  42069
  Copyright terms: Public domain W3C validator