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 42707
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 16710 . . . . 5 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
31, 2syl 17 . . . 4 (𝜑𝑃 ∈ ℕ)
43nnred 12227 . . 3 (𝜑𝑃 ∈ ℝ)
5 aks4d1p8d2.1 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
61, 5pccld 16888 . . 3 (𝜑 → (𝑃 pCnt 𝑅) ∈ ℕ0)
74, 6reexpcld 14178 . 2 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℝ)
8 aks4d1p8d2.4 . . . . 5 (𝜑𝑄 ∈ ℙ)
9 prmnn 16710 . . . . 5 (𝑄 ∈ ℙ → 𝑄 ∈ ℕ)
108, 9syl 17 . . . 4 (𝜑𝑄 ∈ ℕ)
1110nnred 12227 . . 3 (𝜑𝑄 ∈ ℝ)
127, 11remulcld 11214 . 2 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ∈ ℝ)
135nnred 12227 . 2 (𝜑𝑅 ∈ ℝ)
147recnd 11212 . . . 4 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℂ)
1514mulridd 11201 . . 3 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 1) = (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))
16 1red 11184 . . . 4 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
173nnrpd 13037 . . . . 5 (𝜑𝑃 ∈ ℝ+)
186nn0zd 12595 . . . . 5 (𝜑 → (𝑃 pCnt 𝑅) ∈ ℤ)
1917, 18rpexpcld 14262 . . . 4 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℝ+)
20 prmgt1 16734 . . . . 5 (𝑄 ∈ ℙ → 1 < 𝑄)
218, 20syl 17 . . . 4 (𝜑 → 1 < 𝑄)
2216, 11, 19, 21ltmul2dd 13095 . . 3 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 1) < ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄))
2315, 22eqbrtrrd 5126 . 2 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) < ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄))
243nnzd 12596 . . . . 5 (𝜑𝑃 ∈ ℤ)
2524, 6zexpcld 14102 . . . 4 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℤ)
2610nnzd 12596 . . . 4 (𝜑𝑄 ∈ ℤ)
275nnzd 12596 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ ℤ)
2825, 26gcdcomd 16550 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) gcd 𝑄) = (𝑄 gcd (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
29 0lt1 11711 . . . . . . . . . . . . . 14 0 < 1
3029a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 0 < 1)
31 0red 11186 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
3231, 16ltnled 11332 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (0 < 1 ↔ ¬ 1 ≤ 0))
3330, 32mpbid 234 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ¬ 1 ≤ 0)
3411recnd 11212 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑𝑄 ∈ ℂ)
3534exp1d 14156 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑄↑1) = 𝑄)
3635eqcomd 2770 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑄 = (𝑄↑1))
3736oveq2d 7414 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝑄) = (𝑄 pCnt (𝑄↑1)))
38 1zzd 12604 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
39 pcid 16911 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑄 ∈ ℙ ∧ 1 ∈ ℤ) → (𝑄 pCnt (𝑄↑1)) = 1)
408, 38, 39syl2anc 593 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑄 pCnt (𝑄↑1)) = 1)
4137, 40eqtrd 2799 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑄 pCnt 𝑄) = 1)
42 aks4d1p8d2.8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝜑𝑄𝑁)
4342adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑃 = 𝑄) → 𝑄𝑁)
44 breq1 5105 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑃 = 𝑄 → (𝑃𝑁𝑄𝑁))
4544adantl 485 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑𝑃 = 𝑄) → (𝑃𝑁𝑄𝑁))
4645bicomd 225 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑃 = 𝑄) → (𝑄𝑁𝑃𝑁))
4746biimpd 231 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑃 = 𝑄) → (𝑄𝑁𝑃𝑁))
4843, 47mpd 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑃 = 𝑄) → 𝑃𝑁)
49 aks4d1p8d2.7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑 → ¬ 𝑃𝑁)
5049adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑃 = 𝑄) → ¬ 𝑃𝑁)
5148, 50pm2.65da 826 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → ¬ 𝑃 = 𝑄)
5251neqcomd 2774 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ¬ 𝑄 = 𝑃)
53 aks4d1p8d2.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑𝑃𝑅)
54 pcelnn 16908 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑅 ∈ ℕ) → ((𝑃 pCnt 𝑅) ∈ ℕ ↔ 𝑃𝑅))
551, 5, 54syl2anc 593 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑 → ((𝑃 pCnt 𝑅) ∈ ℕ ↔ 𝑃𝑅))
5653, 55mpbird 259 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → (𝑃 pCnt 𝑅) ∈ ℕ)
57 prmdvdsexpb 16753 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑄 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑃 pCnt 𝑅) ∈ ℕ) → (𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ 𝑄 = 𝑃))
588, 1, 56, 57syl3anc 1392 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ 𝑄 = 𝑃))
5958notbid 320 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ ¬ 𝑄 = 𝑃))
6052, 59mpbird 259 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))
613, 6nnexpcld 14260 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℕ)
62 pceq0 16909 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑄 ∈ ℙ ∧ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℕ) → ((𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = 0 ↔ ¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
638, 61, 62syl2anc 593 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = 0 ↔ ¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
6460, 63mpbird 259 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = 0)
6541, 64breq12d 5115 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑄 pCnt 𝑄) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) ↔ 1 ≤ 0))
6665notbid 320 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (¬ (𝑄 pCnt 𝑄) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) ↔ ¬ 1 ≤ 0))
6733, 66mpbird 259 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ¬ (𝑄 pCnt 𝑄) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
6867adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → ¬ (𝑄 pCnt 𝑄) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
69 simpr 488 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → 𝑝 = 𝑄)
7069oveq1d 7413 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → (𝑝 pCnt 𝑄) = (𝑄 pCnt 𝑄))
7169oveq1d 7413 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
7270, 71breq12d 5115 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → ((𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) ↔ (𝑄 pCnt 𝑄) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))))
7372notbid 320 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → (¬ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) ↔ ¬ (𝑄 pCnt 𝑄) ≤ (𝑄 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))))
7468, 73mpbird 259 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑝 = 𝑄) → ¬ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
7574, 8rspcime 3588 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∃𝑝 ∈ ℙ ¬ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
76 rexnal 3116 . . . . . . . . 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 234 . . . . . . 7 (𝜑 → ¬ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))))
79 pc2dvds 16917 . . . . . . . . 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 593 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))))
8180notbid 320 . . . . . . 7 (𝜑 → (¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ ¬ ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝 pCnt 𝑄) ≤ (𝑝 pCnt (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))))
8278, 81mpbird 259 . . . . . 6 (𝜑 → ¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)))
83 coprm 16748 . . . . . . 7 ((𝑄 ∈ ℙ ∧ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∈ ℤ) → (¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ (𝑄 gcd (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = 1))
848, 25, 83syl2anc 593 . . . . . 6 (𝜑 → (¬ 𝑄 ∥ (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ↔ (𝑄 gcd (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = 1))
8582, 84mpbid 234 . . . . 5 (𝜑 → (𝑄 gcd (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅))) = 1)
8628, 85eqtrd 2799 . . . 4 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) gcd 𝑄) = 1)
87 pcdvds 16902 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑅 ∈ ℕ) → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∥ 𝑅)
881, 5, 87syl2anc 593 . . . 4 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) ∥ 𝑅)
89 aks4d1p8d2.6 . . . 4 (𝜑𝑄𝑅)
9025, 26, 27, 86, 88, 89coprmdvds2d 42623 . . 3 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ∥ 𝑅)
9125, 26zmulcld 12685 . . . 4 (𝜑 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ∈ ℤ)
92 dvdsle 16346 . . . 4 ((((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ∈ ℤ ∧ 𝑅 ∈ ℕ) → (((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ∥ 𝑅 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) · 𝑄) ≤ 𝑅))
9391, 5, 92syl2anc 593 . . 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 11345 1 (𝜑 → (𝑃↑(𝑃 pCnt 𝑅)) < 𝑅)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 208  wa 399   = wceq 1562  wcel 2144  wral 3078  wrex 3088   class class class wbr 5102  (class class class)co 7398  0cc0 11075  1c1 11076   · cmul 11080   < clt 11218  cle 11219  cn 12212  cz 12570  cexp 14076  cdvds 16288   gcd cgcd 16530  cprime 16707   pCnt cpc 16874
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1817  ax-4 1831  ax-5 1932  ax-6 1989  ax-7 2030  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2214  ax-ext 2736  ax-sep 5248  ax-nul 5258  ax-pow 5324  ax-pr 5392  ax-un 7720  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1100  df-3an 1101  df-tru 1565  df-fal 1575  df-ex 1802  df-nf 1806  df-sb 2093  df-mo 2568  df-eu 2598  df-clab 2743  df-cleq 2756  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3458  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5544  df-eprel 5549  df-po 5557  df-so 5558  df-fr 5602  df-we 5604  df-xp 5655  df-rel 5656  df-cnv 5657  df-co 5658  df-dm 5659  df-rn 5660  df-res 5661  df-ima 5662  df-pred 6290  df-ord 6351  df-on 6352  df-lim 6353  df-suc 6354  df-iota 6479  df-fun 6525  df-fn 6526  df-f 6527  df-f1 6528  df-fo 6529  df-f1o 6530  df-fv 6531  df-riota 7355  df-ov 7401  df-oprab 7402  df-mpo 7403  df-om 7849  df-1st 7972  df-2nd 7973  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8344  df-rdg 8383  df-1o 8439  df-2o 8440  df-er 8680  df-en 8930  df-dom 8931  df-sdom 8932  df-fin 8933  df-sup 9390  df-inf 9391  df-pnf 11220  df-mnf 11221  df-xr 11222  df-ltxr 11223  df-le 11224  df-sub 11418  df-neg 11419  df-div 11847  df-nn 12213  df-2 12282  df-3 12283  df-n0 12484  df-z 12571  df-uz 12842  df-q 12952  df-rp 12996  df-fz 13515  df-fl 13804  df-mod 13882  df-seq 14017  df-exp 14077  df-cj 15128  df-re 15129  df-im 15130  df-sqrt 15264  df-abs 15265  df-dvds 16289  df-gcd 16531  df-prm 16708  df-pc 16875
This theorem is referenced by:  aks4d1p8  42709
  Copyright terms: Public domain W3C validator