MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  isprm2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem isprm2 16024
Description: The predicate "is a prime number". A prime number is an integer greater than or equal to 2 whose only positive divisors are 1 and itself. Definition in [ApostolNT] p. 16. (Contributed by Paul Chapman, 26-Oct-2012.)
Assertion
Ref Expression
isprm2 (𝑃 ∈ ℙ ↔ (𝑃 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧𝑃 → (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃))))
Distinct variable group:   𝑧,𝑃

Proof of Theorem isprm2
Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 1nprm 16021 . . . . 5 ¬ 1 ∈ ℙ
2 eleq1 2903 . . . . . 6 (𝑃 = 1 → (𝑃 ∈ ℙ ↔ 1 ∈ ℙ))
32biimpcd 252 . . . . 5 (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 = 1 → 1 ∈ ℙ))
41, 3mtoi 202 . . . 4 (𝑃 ∈ ℙ → ¬ 𝑃 = 1)
54neqned 3021 . . 3 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ≠ 1)
65pm4.71i 563 . 2 (𝑃 ∈ ℙ ↔ (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ≠ 1))
7 isprm 16015 . . . 4 (𝑃 ∈ ℙ ↔ (𝑃 ∈ ℕ ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ≈ 2o))
8 isprm2lem 16023 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑃 ≠ 1) → ({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ≈ 2o ↔ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} = {1, 𝑃}))
9 eqss 3968 . . . . . . . . . . 11 ({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} = {1, 𝑃} ↔ ({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃} ∧ {1, 𝑃} ⊆ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃}))
109imbi2i 339 . . . . . . . . . 10 ((𝑃 ∈ ℕ → {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} = {1, 𝑃}) ↔ (𝑃 ∈ ℕ → ({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃} ∧ {1, 𝑃} ⊆ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃})))
11 1idssfct 16022 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ ℕ → {1, 𝑃} ⊆ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃})
12 jcab 521 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 ∈ ℕ → ({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃} ∧ {1, 𝑃} ⊆ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃})) ↔ ((𝑃 ∈ ℕ → {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}) ∧ (𝑃 ∈ ℕ → {1, 𝑃} ⊆ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃})))
1311, 12mpbiran2 709 . . . . . . . . . 10 ((𝑃 ∈ ℕ → ({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃} ∧ {1, 𝑃} ⊆ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃})) ↔ (𝑃 ∈ ℕ → {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}))
1410, 13bitri 278 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℕ → {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} = {1, 𝑃}) ↔ (𝑃 ∈ ℕ → {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}))
1514pm5.74ri 275 . . . . . . . 8 (𝑃 ∈ ℕ → ({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} = {1, 𝑃} ↔ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}))
1615adantr 484 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑃 ≠ 1) → ({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} = {1, 𝑃} ↔ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}))
178, 16bitrd 282 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑃 ≠ 1) → ({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ≈ 2o ↔ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}))
1817expcom 417 . . . . 5 (𝑃 ≠ 1 → (𝑃 ∈ ℕ → ({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ≈ 2o ↔ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃})))
1918pm5.32d 580 . . . 4 (𝑃 ≠ 1 → ((𝑃 ∈ ℕ ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ≈ 2o) ↔ (𝑃 ∈ ℕ ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃})))
207, 19syl5bb 286 . . 3 (𝑃 ≠ 1 → (𝑃 ∈ ℙ ↔ (𝑃 ∈ ℕ ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃})))
2120pm5.32ri 579 . 2 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ≠ 1) ↔ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}) ∧ 𝑃 ≠ 1))
22 ancom 464 . . . 4 (((𝑃 ∈ ℕ ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}) ∧ 𝑃 ≠ 1) ↔ (𝑃 ≠ 1 ∧ (𝑃 ∈ ℕ ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃})))
23 anass 472 . . . 4 (((𝑃 ≠ 1 ∧ 𝑃 ∈ ℕ) ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}) ↔ (𝑃 ≠ 1 ∧ (𝑃 ∈ ℕ ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃})))
2422, 23bitr4i 281 . . 3 (((𝑃 ∈ ℕ ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}) ∧ 𝑃 ≠ 1) ↔ ((𝑃 ≠ 1 ∧ 𝑃 ∈ ℕ) ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}))
25 ancom 464 . . . . 5 ((𝑃 ≠ 1 ∧ 𝑃 ∈ ℕ) ↔ (𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑃 ≠ 1))
26 eluz2b3 12319 . . . . 5 (𝑃 ∈ (ℤ‘2) ↔ (𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑃 ≠ 1))
2725, 26bitr4i 281 . . . 4 ((𝑃 ≠ 1 ∧ 𝑃 ∈ ℕ) ↔ 𝑃 ∈ (ℤ‘2))
2827anbi1i 626 . . 3 (((𝑃 ≠ 1 ∧ 𝑃 ∈ ℕ) ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}) ↔ (𝑃 ∈ (ℤ‘2) ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}))
29 dfss2 3939 . . . . 5 ({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃} ↔ ∀𝑧(𝑧 ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} → 𝑧 ∈ {1, 𝑃}))
30 breq1 5055 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 𝑧 → (𝑛𝑃𝑧𝑃))
3130elrab 3666 . . . . . . . . 9 (𝑧 ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ↔ (𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝑧𝑃))
32 vex 3483 . . . . . . . . . 10 𝑧 ∈ V
3332elpr 4573 . . . . . . . . 9 (𝑧 ∈ {1, 𝑃} ↔ (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃))
3431, 33imbi12i 354 . . . . . . . 8 ((𝑧 ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} → 𝑧 ∈ {1, 𝑃}) ↔ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝑧𝑃) → (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃)))
35 impexp 454 . . . . . . . 8 (((𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝑧𝑃) → (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃)) ↔ (𝑧 ∈ ℕ → (𝑧𝑃 → (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃))))
3634, 35bitri 278 . . . . . . 7 ((𝑧 ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} → 𝑧 ∈ {1, 𝑃}) ↔ (𝑧 ∈ ℕ → (𝑧𝑃 → (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃))))
3736albii 1821 . . . . . 6 (∀𝑧(𝑧 ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} → 𝑧 ∈ {1, 𝑃}) ↔ ∀𝑧(𝑧 ∈ ℕ → (𝑧𝑃 → (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃))))
38 df-ral 3138 . . . . . 6 (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧𝑃 → (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃)) ↔ ∀𝑧(𝑧 ∈ ℕ → (𝑧𝑃 → (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃))))
3937, 38bitr4i 281 . . . . 5 (∀𝑧(𝑧 ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} → 𝑧 ∈ {1, 𝑃}) ↔ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧𝑃 → (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃)))
4029, 39bitri 278 . . . 4 ({𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃} ↔ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧𝑃 → (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃)))
4140anbi2i 625 . . 3 ((𝑃 ∈ (ℤ‘2) ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}) ↔ (𝑃 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧𝑃 → (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃))))
4224, 28, 413bitri 300 . 2 (((𝑃 ∈ ℕ ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ 𝑛𝑃} ⊆ {1, 𝑃}) ∧ 𝑃 ≠ 1) ↔ (𝑃 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧𝑃 → (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃))))
436, 21, 423bitri 300 1 (𝑃 ∈ ℙ ↔ (𝑃 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧𝑃 → (𝑧 = 1 ∨ 𝑧 = 𝑃))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399  wo 844  wal 1536   = wceq 1538  wcel 2115  wne 3014  wral 3133  {crab 3137  wss 3919  {cpr 4552   class class class wbr 5052  cfv 6343  2oc2o 8092  cen 8502  1c1 10536  cn 11634  2c2 11689  cuz 12240  cdvds 15607  cprime 16013
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2796  ax-sep 5189  ax-nul 5196  ax-pow 5253  ax-pr 5317  ax-un 7455  ax-cnex 10591  ax-resscn 10592  ax-1cn 10593  ax-icn 10594  ax-addcl 10595  ax-addrcl 10596  ax-mulcl 10597  ax-mulrcl 10598  ax-mulcom 10599  ax-addass 10600  ax-mulass 10601  ax-distr 10602  ax-i2m1 10603  ax-1ne0 10604  ax-1rid 10605  ax-rnegex 10606  ax-rrecex 10607  ax-cnre 10608  ax-pre-lttri 10609  ax-pre-lttrn 10610  ax-pre-ltadd 10611  ax-pre-mulgt0 10612  ax-pre-sup 10613
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2624  df-eu 2655  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2964  df-ne 3015  df-nel 3119  df-ral 3138  df-rex 3139  df-reu 3140  df-rmo 3141  df-rab 3142  df-v 3482  df-sbc 3759  df-csb 3867  df-dif 3922  df-un 3924  df-in 3926  df-ss 3936  df-pss 3938  df-nul 4277  df-if 4451  df-pw 4524  df-sn 4551  df-pr 4553  df-tp 4555  df-op 4557  df-uni 4825  df-iun 4907  df-br 5053  df-opab 5115  df-mpt 5133  df-tr 5159  df-id 5447  df-eprel 5452  df-po 5461  df-so 5462  df-fr 5501  df-we 5503  df-xp 5548  df-rel 5549  df-cnv 5550  df-co 5551  df-dm 5552  df-rn 5553  df-res 5554  df-ima 5555  df-pred 6135  df-ord 6181  df-on 6182  df-lim 6183  df-suc 6184  df-iota 6302  df-fun 6345  df-fn 6346  df-f 6347  df-f1 6348  df-fo 6349  df-f1o 6350  df-fv 6351  df-riota 7107  df-ov 7152  df-oprab 7153  df-mpo 7154  df-om 7575  df-2nd 7685  df-wrecs 7943  df-recs 8004  df-rdg 8042  df-1o 8098  df-2o 8099  df-er 8285  df-en 8506  df-dom 8507  df-sdom 8508  df-fin 8509  df-sup 8903  df-pnf 10675  df-mnf 10676  df-xr 10677  df-ltxr 10678  df-le 10679  df-sub 10870  df-neg 10871  df-div 11296  df-nn 11635  df-2 11697  df-3 11698  df-n0 11895  df-z 11979  df-uz 12241  df-rp 12387  df-seq 13374  df-exp 13435  df-cj 14458  df-re 14459  df-im 14460  df-sqrt 14594  df-abs 14595  df-dvds 15608  df-prm 16014
This theorem is referenced by:  isprm3  16025  isprm4  16026  dvdsprime  16029  coprm  16053  isprm6  16056  ablsimpgprmd  19237  prmirredlem  20193  znidomb  20260  perfectlem2  25821  perfectALTVlem2  44171
  Copyright terms: Public domain W3C validator