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 7291 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑥 = 𝑘 → (𝑥 · 2) = (𝑘 · 2)) |
3 | 2 | breq1d 5085 |
. . . . . 6
⊢ (𝑥 = 𝑘 → ((𝑥 · 2) < (𝑃 / 2) ↔ (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2))) |
4 | 2 | oveq2d 7300 |
. . . . . 6
⊢ (𝑥 = 𝑘 → (𝑃 − (𝑥 · 2)) = (𝑃 − (𝑘 · 2))) |
5 | 3, 2, 4 | ifbieq12d 4488 |
. . . . 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 482 |
. . . 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 26513 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ) |
9 | | elfz2 13255 |
. . . . . . . . . 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 7294 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑀 + 1) = ((⌊‘(𝑃 / 4)) + 1) |
12 | 11 | breq1i 5082 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ ((𝑀 + 1) ≤ 𝑘 ↔ ((⌊‘(𝑃 / 4)) + 1) ≤ 𝑘) |
13 | | nnre 11989 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈
ℝ) |
14 | | 4re 12066 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
⊢ 4 ∈
ℝ |
15 | 14 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 4 ∈
ℝ) |
16 | | 4ne0 12090 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
⊢ 4 ≠
0 |
17 | 16 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 4 ≠
0) |
18 | 13, 15, 17 | redivcld 11812 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 4) ∈
ℝ) |
19 | 18 | adantl 482 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (𝑃 / 4) ∈
ℝ) |
20 | | fllelt 13526 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 13527 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
⊢ (𝑃 ∈ ℕ →
(⌊‘(𝑃 / 4))
∈ ℤ) |
23 | 22 | zred 12435 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
⊢ (𝑃 ∈ ℕ →
(⌊‘(𝑃 / 4))
∈ ℝ) |
24 | | peano2re 11157 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
⊢
((⌊‘(𝑃 /
4)) ∈ ℝ → ((⌊‘(𝑃 / 4)) + 1) ∈ ℝ) |
25 | 23, 24 | syl 17 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
⊢ (𝑃 ∈ ℕ →
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ∈ ℝ) |
26 | 25 | adantl 482 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) →
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ∈ ℝ) |
27 | | zre 12332 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → 𝑘 ∈
ℝ) |
28 | 27 | adantr 481 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈
ℝ) |
29 | | ltleletr 11077 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 1370 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (((𝑃 / 4) <
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ∧ ((⌊‘(𝑃
/ 4)) + 1) ≤ 𝑘) →
(𝑃 / 4) ≤ 𝑘)) |
31 | 30 | expd 416 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → ((𝑃 / 4) <
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) → (((⌊‘(𝑃 / 4)) + 1) ≤ 𝑘 → (𝑃 / 4) ≤ 𝑘))) |
32 | 31 | adantld 491 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 407 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . 18
⊢ (((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) ∧
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ≤ 𝑘) → (𝑃 / 4) ≤ 𝑘) |
35 | 13 | rehalfcld 12229 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 2) ∈
ℝ) |
36 | 35 | adantl 482 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (𝑃 / 2) ∈
ℝ) |
37 | | 2re 12056 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
⊢ 2 ∈
ℝ |
38 | 37 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → 2 ∈
ℝ) |
39 | 27, 38 | remulcld 11014 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → (𝑘 · 2) ∈
ℝ) |
40 | 39 | adantr 481 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (𝑘 · 2) ∈
ℝ) |
41 | | 2pos 12085 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ 0 <
2 |
42 | 37, 41 | pm3.2i 471 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (2 ∈
ℝ ∧ 0 < 2) |
43 | 42 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (2
∈ ℝ ∧ 0 < 2)) |
44 | | lediv1 11849 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 1370 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → ((𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2) ↔ ((𝑃 / 2) / 2) ≤ ((𝑘 · 2) / 2))) |
46 | | nncn 11990 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈
ℂ) |
47 | | 2cnne0 12192 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
⊢ (2 ∈
ℂ ∧ 2 ≠ 0) |
48 | 47 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (2 ∈
ℂ ∧ 2 ≠ 0)) |
49 | | divdiv1 11695 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ ((𝑃 ∈ ℂ ∧ (2 ∈
ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)) → ((𝑃 / 2) / 2) = (𝑃 / (2 · 2))) |
50 | 46, 48, 48, 49 | syl3anc 1370 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → ((𝑃 / 2) / 2) = (𝑃 / (2 · 2))) |
51 | | 2t2e4 12146 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ (2
· 2) = 4 |
52 | 51 | oveq2i 7295 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑃 / (2 · 2)) = (𝑃 / 4) |
53 | 50, 52 | eqtrdi 2795 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → ((𝑃 / 2) / 2) = (𝑃 / 4)) |
54 | | zcn 12333 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → 𝑘 ∈
ℂ) |
55 | | 2cnd 12060 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → 2 ∈
ℂ) |
56 | | 2ne0 12086 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
⊢ 2 ≠
0 |
57 | 56 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → 2 ≠
0) |
58 | 54, 55, 57 | divcan4d 11766 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → ((𝑘 · 2) / 2) = 𝑘) |
59 | 53, 58 | breqan12rd 5092 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (((𝑃 / 2) / 2) ≤ ((𝑘 · 2) / 2) ↔ (𝑃 / 4) ≤ 𝑘)) |
60 | 45, 59 | bitrd 278 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → ((𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2) ↔ (𝑃 / 4) ≤ 𝑘)) |
61 | 60 | adantr 481 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . 18
⊢ (((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) ∧
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ≤ 𝑘) → ((𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2) ↔ (𝑃 / 4) ≤ 𝑘)) |
62 | 34, 61 | mpbird 256 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) ∧
((⌊‘(𝑃 / 4)) +
1) ≤ 𝑘) → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2)) |
63 | 62 | exp31 420 |
. . . . . . . . . . . . . . . 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 | syl5bi 241 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑘 ∈ ℤ → ((𝑀 + 1) ≤ 𝑘 → (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2)))) |
66 | 65 | 3ad2ant3 1134 |
. . . . . . . . . . . . 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 481 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝑀 + 1) ≤ 𝑘 ∧ 𝑘 ≤ 𝐻) → (((𝑀 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝐻 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2)))) |
69 | 68 | impcom 408 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((((𝑀 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝐻 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ ((𝑀 + 1) ≤ 𝑘 ∧ 𝑘 ≤ 𝐻)) → (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2))) |
70 | 9, 69 | sylbi 216 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻) → (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2))) |
71 | 70 | impcom 408 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) → (𝑃 / 2) ≤ (𝑘 · 2)) |
72 | | elfzelz 13265 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻) → 𝑘 ∈ ℤ) |
73 | 72 | zred 12435 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻) → 𝑘 ∈ ℝ) |
74 | 37 | a1i 11 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻) → 2 ∈ ℝ) |
75 | 73, 74 | remulcld 11014 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻) → (𝑘 · 2) ∈ ℝ) |
76 | | lenlt 11062 |
. . . . . . . . 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 231 |
. . . . . . 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 481 |
. . . . 5
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) ∧ 𝑥 = 𝑘) → ¬ (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2)) |
81 | 80 | iffalsed 4471 |
. . . 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 2779 |
. . 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 26516 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈
ℕ0) |
84 | | nn0p1nn 12281 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑀 ∈ ℕ0
→ (𝑀 + 1) ∈
ℕ) |
85 | | nnuz 12630 |
. . . . . . 7
⊢ ℕ =
(ℤ≥‘1) |
86 | 84, 85 | eleqtrdi 2850 |
. . . . . 6
⊢ (𝑀 ∈ ℕ0
→ (𝑀 + 1) ∈
(ℤ≥‘1)) |
87 | 83, 86 | syl 17 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (𝑀 + 1) ∈
(ℤ≥‘1)) |
88 | | fzss1 13304 |
. . . . 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 3922 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) → 𝑘 ∈ (1...𝐻)) |
91 | | ovexd 7319 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) → (𝑃 − (𝑘 · 2)) ∈ V) |
92 | 1, 82, 90, 91 | fvmptd2 6892 |
. 2
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)) → (𝑅‘𝑘) = (𝑃 − (𝑘 · 2))) |
93 | 92 | ralrimiva 3104 |
1
⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝐻)(𝑅‘𝑘) = (𝑃 − (𝑘 · 2))) |