Proof of Theorem gausslemma2dlem3
| Step | Hyp | Ref
| Expression |
| 1 | | gausslemma2d.r |
. . 3
⊢ 𝑅 = (𝑥 ∈ (1...𝐻) ↦ if((𝑥 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑥 · 2), (𝑃 − (𝑥 · 2)))) |
| 2 | | oveq1 7438 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑥 = 𝑘 → (𝑥 · 2) = (𝑘 · 2)) |
| 3 | 2 | breq1d 5153 |
. . . . . 6
⊢ (𝑥 = 𝑘 → ((𝑥 · 2) < (𝑃 / 2) ↔ (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2))) |
| 4 | 2 | oveq2d 7447 |
. . . . . 6
⊢ (𝑥 = 𝑘 → (𝑃 − (𝑥 · 2)) = (𝑃 − (𝑘 · 2))) |
| 5 | 3, 2, 4 | ifbieq12d 4554 |
. . . . 5
⊢ (𝑥 = 𝑘 → if((𝑥 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑥 · 2), (𝑃 − (𝑥 · 2))) = if((𝑘 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑘 · 2), (𝑃 − (𝑘 · 2)))) |
| 6 | 5 | adantl 481 |
. . . 4
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) ∧ 𝑥 = 𝑘) → if((𝑥 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑥 · 2), (𝑃 − (𝑥 · 2))) = if((𝑘 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑘 · 2), (𝑃 − (𝑘 · 2)))) |
| 7 | | gausslemma2d.p |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ (ℙ ∖
{2})) |
| 8 | 7 | gausslemma2dlem0a 27400 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ) |
| 9 | | elfz2 13554 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻) ↔ (((𝑀 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝐻 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ ((𝑀 + 1) ≤ 𝑘 ∧ 𝑘 ≤ 𝐻))) |
| 10 | | gausslemma2d.m |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ 𝑀 = (⌊‘(𝑃 / 4)) |
| 11 | 10 | oveq1i 7441 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑀 + 1) = ((⌊‘(𝑃 / 4)) + 1) |
| 12 | 11 | breq1i 5150 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ ((𝑀 + 1) ≤ 𝑘 ↔ ((⌊‘(𝑃 / 4)) + 1) ≤ 𝑘) |
| 13 | | nnre 12273 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈
ℝ) |
| 14 | | 4re 12350 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
⊢ 4 ∈
ℝ |
| 15 | 14 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 4 ∈
ℝ) |
| 16 | | 4ne0 12374 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
⊢ 4 ≠
0 |
| 17 | 16 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 4 ≠
0) |
| 18 | 13, 15, 17 | redivcld 12095 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 4) ∈
ℝ) |
| 19 | 18 | adantl 481 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (𝑃 / 4) ∈
ℝ) |
| 20 | | fllelt 13837 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ ((𝑃 / 4) ∈ ℝ →
((⌊‘(𝑃 / 4))
≤ (𝑃 / 4) ∧ (𝑃 / 4) <
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1))) |
| 21 | 19, 20 | syl 17 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) →
((⌊‘(𝑃 / 4))
≤ (𝑃 / 4) ∧ (𝑃 / 4) <
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1))) |
| 22 | 18 | flcld 13838 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
⊢ (𝑃 ∈ ℕ →
(⌊‘(𝑃 / 4))
∈ ℤ) |
| 23 | 22 | zred 12722 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
⊢ (𝑃 ∈ ℕ →
(⌊‘(𝑃 / 4))
∈ ℝ) |
| 24 | | peano2re 11434 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
⊢
((⌊‘(𝑃 /
4)) ∈ ℝ → ((⌊‘(𝑃 / 4)) + 1) ∈ ℝ) |
| 25 | 23, 24 | syl 17 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
⊢ (𝑃 ∈ ℕ →
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ∈ ℝ) |
| 26 | 25 | adantl 481 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) →
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ∈ ℝ) |
| 27 | | zre 12617 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → 𝑘 ∈
ℝ) |
| 28 | 27 | adantr 480 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈
ℝ) |
| 29 | | ltleletr 11354 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (((𝑃 / 4) ∈ ℝ ∧
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ∈ ℝ ∧ 𝑘
∈ ℝ) → (((𝑃
/ 4) < ((⌊‘(𝑃 / 4)) + 1) ∧ ((⌊‘(𝑃 / 4)) + 1) ≤ 𝑘) → (𝑃 / 4) ≤ 𝑘)) |
| 30 | 19, 26, 28, 29 | syl3anc 1373 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (((𝑃 / 4) <
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ∧ ((⌊‘(𝑃
/ 4)) + 1) ≤ 𝑘) →
(𝑃 / 4) ≤ 𝑘)) |
| 31 | 30 | expd 415 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → ((𝑃 / 4) <
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) → (((⌊‘(𝑃 / 4)) + 1) ≤ 𝑘 → (𝑃 / 4) ≤ 𝑘))) |
| 32 | 31 | adantld 490 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) →
(((⌊‘(𝑃 / 4))
≤ (𝑃 / 4) ∧ (𝑃 / 4) <
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1)) → (((⌊‘(𝑃 / 4)) + 1) ≤ 𝑘 → (𝑃 / 4) ≤ 𝑘))) |
| 33 | 21, 32 | mpd 15 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) →
(((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ≤ 𝑘 → (𝑃 / 4) ≤ 𝑘)) |
| 34 | 33 | imp 406 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . 18
⊢ (((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) ∧
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ≤ 𝑘) → (𝑃 / 4) ≤ 𝑘) |
| 35 | 13 | rehalfcld 12513 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 2) ∈
ℝ) |
| 36 | 35 | adantl 481 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (𝑃 / 2) ∈
ℝ) |
| 37 | | 2re 12340 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
⊢ 2 ∈
ℝ |
| 38 | 37 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → 2 ∈
ℝ) |
| 39 | 27, 38 | remulcld 11291 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → (𝑘 · 2) ∈
ℝ) |
| 40 | 39 | adantr 480 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (𝑘 · 2) ∈
ℝ) |
| 41 | | 2pos 12369 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ 0 <
2 |
| 42 | 37, 41 | pm3.2i 470 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (2 ∈
ℝ ∧ 0 < 2) |
| 43 | 42 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (2
∈ ℝ ∧ 0 < 2)) |
| 44 | | lediv1 12133 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ (((𝑃 / 2) ∈ ℝ ∧
(𝑘 · 2) ∈
ℝ ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)) → ((𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2) ↔ ((𝑃 / 2) / 2) ≤ ((𝑘 · 2) / 2))) |
| 45 | 36, 40, 43, 44 | syl3anc 1373 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → ((𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2) ↔ ((𝑃 / 2) / 2) ≤ ((𝑘 · 2) / 2))) |
| 46 | | nncn 12274 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈
ℂ) |
| 47 | | 2cnne0 12476 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
⊢ (2 ∈
ℂ ∧ 2 ≠ 0) |
| 48 | 47 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (2 ∈
ℂ ∧ 2 ≠ 0)) |
| 49 | | divdiv1 11978 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ ((𝑃 ∈ ℂ ∧ (2 ∈
ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)) → ((𝑃 / 2) / 2) = (𝑃 / (2 · 2))) |
| 50 | 46, 48, 48, 49 | syl3anc 1373 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → ((𝑃 / 2) / 2) = (𝑃 / (2 · 2))) |
| 51 | | 2t2e4 12430 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (2
· 2) = 4 |
| 52 | 51 | oveq2i 7442 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑃 / (2 · 2)) = (𝑃 / 4) |
| 53 | 50, 52 | eqtrdi 2793 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → ((𝑃 / 2) / 2) = (𝑃 / 4)) |
| 54 | | zcn 12618 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → 𝑘 ∈
ℂ) |
| 55 | | 2cnd 12344 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → 2 ∈
ℂ) |
| 56 | | 2ne0 12370 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ 2 ≠
0 |
| 57 | 56 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → 2 ≠
0) |
| 58 | 54, 55, 57 | divcan4d 12049 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → ((𝑘 · 2) / 2) = 𝑘) |
| 59 | 53, 58 | breqan12rd 5160 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (((𝑃 / 2) / 2) ≤ ((𝑘 · 2) / 2) ↔ (𝑃 / 4) ≤ 𝑘)) |
| 60 | 45, 59 | bitrd 279 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → ((𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2) ↔ (𝑃 / 4) ≤ 𝑘)) |
| 61 | 60 | adantr 480 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . 18
⊢ (((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) ∧
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ≤ 𝑘) → ((𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2) ↔ (𝑃 / 4) ≤ 𝑘)) |
| 62 | 34, 61 | mpbird 257 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) ∧
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ≤ 𝑘) → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2)) |
| 63 | 62 | exp31 419 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → (𝑃 ∈ ℕ →
(((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ≤ 𝑘 → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2)))) |
| 64 | 63 | com23 86 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑘 ∈ ℤ →
(((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ≤ 𝑘 → (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2)))) |
| 65 | 12, 64 | biimtrid 242 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → ((𝑀 + 1) ≤ 𝑘 → (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2)))) |
| 66 | 65 | 3ad2ant3 1136 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝑀 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝐻 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑀 + 1) ≤ 𝑘 → (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2)))) |
| 67 | 66 | com12 32 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑀 + 1) ≤ 𝑘 → (((𝑀 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝐻 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2)))) |
| 68 | 67 | adantr 480 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝑀 + 1) ≤ 𝑘 ∧ 𝑘 ≤ 𝐻) → (((𝑀 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝐻 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2)))) |
| 69 | 68 | impcom 407 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((((𝑀 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝐻 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ ((𝑀 + 1) ≤ 𝑘 ∧ 𝑘 ≤ 𝐻)) → (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2))) |
| 70 | 9, 69 | sylbi 217 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻) → (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2))) |
| 71 | 70 | impcom 407 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2)) |
| 72 | | elfzelz 13564 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻) → 𝑘 ∈ ℤ) |
| 73 | 72 | zred 12722 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻) → 𝑘 ∈ ℝ) |
| 74 | 37 | a1i 11 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻) → 2 ∈ ℝ) |
| 75 | 73, 74 | remulcld 11291 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻) → (𝑘 · 2) ∈ ℝ) |
| 76 | | lenlt 11339 |
. . . . . . . . 9
⊢ (((𝑃 / 2) ∈ ℝ ∧
(𝑘 · 2) ∈
ℝ) → ((𝑃 / 2)
≤ (𝑘 · 2) ↔
¬ (𝑘 · 2) <
(𝑃 / 2))) |
| 77 | 35, 75, 76 | syl2an 596 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) → ((𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2) ↔ ¬ (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2))) |
| 78 | 71, 77 | mpbid 232 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) → ¬ (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2)) |
| 79 | 8, 78 | sylan 580 |
. . . . . 6
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) → ¬ (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2)) |
| 80 | 79 | adantr 480 |
. . . . 5
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) ∧ 𝑥 = 𝑘) → ¬ (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2)) |
| 81 | 80 | iffalsed 4536 |
. . . 4
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) ∧ 𝑥 = 𝑘) → if((𝑘 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑘 · 2), (𝑃 − (𝑘 · 2))) = (𝑃 − (𝑘 · 2))) |
| 82 | 6, 81 | eqtrd 2777 |
. . 3
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) ∧ 𝑥 = 𝑘) → if((𝑥 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑥 · 2), (𝑃 − (𝑥 · 2))) = (𝑃 − (𝑘 · 2))) |
| 83 | 7, 10 | gausslemma2dlem0d 27403 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈
ℕ0) |
| 84 | | nn0p1nn 12565 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑀 ∈ ℕ0
→ (𝑀 + 1) ∈
ℕ) |
| 85 | | nnuz 12921 |
. . . . . . 7
⊢ ℕ =
(ℤ≥‘1) |
| 86 | 84, 85 | eleqtrdi 2851 |
. . . . . 6
⊢ (𝑀 ∈ ℕ0
→ (𝑀 + 1) ∈
(ℤ≥‘1)) |
| 87 | 83, 86 | syl 17 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (𝑀 + 1) ∈
(ℤ≥‘1)) |
| 88 | | fzss1 13603 |
. . . . 5
⊢ ((𝑀 + 1) ∈
(ℤ≥‘1) → ((𝑀 + 1)...𝐻) ⊆ (1...𝐻)) |
| 89 | 87, 88 | syl 17 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((𝑀 + 1)...𝐻) ⊆ (1...𝐻)) |
| 90 | 89 | sselda 3983 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) → 𝑘 ∈ (1...𝐻)) |
| 91 | | ovexd 7466 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) → (𝑃 − (𝑘 · 2)) ∈ V) |
| 92 | 1, 82, 90, 91 | fvmptd2 7024 |
. 2
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) → (𝑅‘𝑘) = (𝑃 − (𝑘 · 2))) |
| 93 | 92 | ralrimiva 3146 |
1
⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)(𝑅‘𝑘) = (𝑃 − (𝑘 · 2))) |