Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lighneallem2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lighneallem2 42199
Description: Lemma 2 for lighneal 42204. (Contributed by AV, 13-Aug-2021.)
Assertion
Ref Expression
lighneallem2 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑁 ∧ ((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀)) → 𝑀 = 1)

Proof of Theorem lighneallem2
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 evennn2n 15357 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (2 ∥ 𝑁 ↔ ∃𝑘 ∈ ℕ (2 · 𝑘) = 𝑁))
213ad2ant3 1165 . . 3 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (2 ∥ 𝑁 ↔ ∃𝑘 ∈ ℕ (2 · 𝑘) = 𝑁))
3 oveq2 6850 . . . . . . . . . 10 (𝑁 = (2 · 𝑘) → (2↑𝑁) = (2↑(2 · 𝑘)))
43eqcoms 2773 . . . . . . . . 9 ((2 · 𝑘) = 𝑁 → (2↑𝑁) = (2↑(2 · 𝑘)))
5 2cnd 11350 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ)
6 nncn 11283 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℂ)
75, 6mulcomd 10315 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ → (2 · 𝑘) = (𝑘 · 2))
87oveq2d 6858 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ → (2↑(2 · 𝑘)) = (2↑(𝑘 · 2)))
9 2nn0 11557 . . . . . . . . . . . . 13 2 ∈ ℕ0
109a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ → 2 ∈ ℕ0)
11 nnnn0 11546 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
125, 10, 11expmuld 13218 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ → (2↑(𝑘 · 2)) = ((2↑𝑘)↑2))
138, 12eqtrd 2799 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ → (2↑(2 · 𝑘)) = ((2↑𝑘)↑2))
1413adantl 473 . . . . . . . . 9 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (2↑(2 · 𝑘)) = ((2↑𝑘)↑2))
154, 14sylan9eqr 2821 . . . . . . . 8 ((((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ (2 · 𝑘) = 𝑁) → (2↑𝑁) = ((2↑𝑘)↑2))
1615oveq1d 6857 . . . . . . 7 ((((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ (2 · 𝑘) = 𝑁) → ((2↑𝑁) − 1) = (((2↑𝑘)↑2) − 1))
1716eqeq1d 2767 . . . . . 6 ((((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ (2 · 𝑘) = 𝑁) → (((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀) ↔ (((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀)))
18 elnn1uz2 11966 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℕ ↔ (𝑘 = 1 ∨ 𝑘 ∈ (ℤ‘2)))
19 oveq2 6850 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑘 = 1 → (2↑𝑘) = (2↑1))
20 2cn 11347 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2 ∈ ℂ
21 exp1 13073 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (2 ∈ ℂ → (2↑1) = 2)
2220, 21ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (2↑1) = 2
2319, 22syl6eq 2815 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 = 1 → (2↑𝑘) = 2)
2423oveq1d 6857 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 = 1 → ((2↑𝑘)↑2) = (2↑2))
2524oveq1d 6857 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 = 1 → (((2↑𝑘)↑2) − 1) = ((2↑2) − 1))
26 sq2 13167 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (2↑2) = 4
2726oveq1i 6852 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((2↑2) − 1) = (4 − 1)
28 4m1e3 11408 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (4 − 1) = 3
2927, 28eqtri 2787 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((2↑2) − 1) = 3
3025, 29syl6eq 2815 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 1 → (((2↑𝑘)↑2) − 1) = 3)
3130eqeq1d 2767 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 1 → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) ↔ 3 = (𝑃𝑀)))
3231adantr 472 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 = 1 ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) ↔ 3 = (𝑃𝑀)))
33 eqcom 2772 . . . . . . . . . . . . . . 15 (3 = (𝑃𝑀) ↔ (𝑃𝑀) = 3)
34 eldifi 3894 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ ℙ)
35 prmnn 15668 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
36 nnre 11282 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℝ)
3734, 35, 363syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ ℝ)
38373ad2ant1 1163 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑃 ∈ ℝ)
39 nnnn0 11546 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℕ0)
40393ad2ant2 1164 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℕ0)
4138, 40reexpcld 13232 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑃𝑀) ∈ ℝ)
4241adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑃𝑀) = 3) → (𝑃𝑀) ∈ ℝ)
43 simpr 477 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑃𝑀) = 3) → (𝑃𝑀) = 3)
4442, 43eqled 10394 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑃𝑀) = 3) → (𝑃𝑀) ≤ 3)
4544ex 401 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑃𝑀) = 3 → (𝑃𝑀) ≤ 3))
4633, 45syl5bi 233 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (3 = (𝑃𝑀) → (𝑃𝑀) ≤ 3))
4735nnred 11291 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℝ)
48 prmgt1 15689 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ ℙ → 1 < 𝑃)
4947, 48jca 507 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃))
5034, 49syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃))
51503ad2ant1 1163 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃))
52 nnz 11646 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℤ)
53523ad2ant2 1164 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℤ)
54 3rp 12034 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3 ∈ ℝ+
5554a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 3 ∈ ℝ+)
56 efexple 25297 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℝ+) → ((𝑃𝑀) ≤ 3 ↔ 𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃)))))
5751, 53, 55, 56syl3anc 1490 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑃𝑀) ≤ 3 ↔ 𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃)))))
58 oddprmge3 15692 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ (ℤ‘3))
59 eluzle 11899 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ (ℤ‘3) → 3 ≤ 𝑃)
6058, 59syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 3 ≤ 𝑃)
6154a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 3 ∈ ℝ+)
62 nnrp 12041 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℝ+)
6334, 35, 623syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ ℝ+)
6461, 63logled 24664 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (3 ≤ 𝑃 ↔ (log‘3) ≤ (log‘𝑃)))
6560, 64mpbid 223 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (log‘3) ≤ (log‘𝑃))
66653ad2ant1 1163 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (log‘3) ≤ (log‘𝑃))
67 relogcl 24613 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (3 ∈ ℝ+ → (log‘3) ∈ ℝ)
6854, 67ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (log‘3) ∈ ℝ
69 rplogcl 24641 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃) → (log‘𝑃) ∈ ℝ+)
7034, 49, 693syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (log‘𝑃) ∈ ℝ+)
71703ad2ant1 1163 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (log‘𝑃) ∈ ℝ+)
72 divle1le 12098 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((log‘3) ∈ ℝ ∧ (log‘𝑃) ∈ ℝ+) → (((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1 ↔ (log‘3) ≤ (log‘𝑃)))
7368, 71, 72sylancr 581 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1 ↔ (log‘3) ≤ (log‘𝑃)))
7466, 73mpbird 248 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1)
75 fldivle 12840 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((log‘3) ∈ ℝ ∧ (log‘𝑃) ∈ ℝ+) → (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃)))
7668, 71, 75sylancr 581 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃)))
77 nnre 11282 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ)
78773ad2ant2 1164 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℝ)
7968a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (log‘3) ∈ ℝ)
8062relogcld 24660 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑃 ∈ ℕ → (log‘𝑃) ∈ ℝ)
8134, 35, 803syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (log‘𝑃) ∈ ℝ)
8235nnrpd 12068 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℝ+)
83 1red 10294 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (𝑃 ∈ ℙ → 1 ∈ ℝ)
8483, 48gtned 10426 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ≠ 1)
8582, 84jca 507 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 ∈ ℝ+𝑃 ≠ 1))
86 logne0 24617 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((𝑃 ∈ ℝ+𝑃 ≠ 1) → (log‘𝑃) ≠ 0)
8734, 85, 863syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (log‘𝑃) ≠ 0)
8879, 81, 87redivcld 11107 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∈ ℝ)
8988flcld 12807 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∈ ℤ)
9089zred 11729 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∈ ℝ)
91903ad2ant1 1163 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∈ ℝ)
92883ad2ant1 1163 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∈ ℝ)
93 letr 10385 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑀 ∈ ℝ ∧ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∈ ℝ ∧ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∈ ℝ) → ((𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∧ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃))) → 𝑀 ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃))))
9478, 91, 92, 93syl3anc 1490 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∧ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃))) → 𝑀 ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃))))
95 1red 10294 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 1 ∈ ℝ)
96 letr 10385 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑀 ∈ ℝ ∧ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) → ((𝑀 ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∧ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1) → 𝑀 ≤ 1))
9778, 92, 95, 96syl3anc 1490 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∧ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1) → 𝑀 ≤ 1))
98 nnge1 11303 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑀 ∈ ℕ → 1 ≤ 𝑀)
99 eqcom 2772 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑀 = 1 ↔ 1 = 𝑀)
100 1red 10294 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (𝑀 ∈ ℕ → 1 ∈ ℝ)
101100, 77letri3d 10433 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑀 ∈ ℕ → (1 = 𝑀 ↔ (1 ≤ 𝑀𝑀 ≤ 1)))
10299, 101syl5rbb 275 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑀 ∈ ℕ → ((1 ≤ 𝑀𝑀 ≤ 1) ↔ 𝑀 = 1))
103102biimpd 220 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑀 ∈ ℕ → ((1 ≤ 𝑀𝑀 ≤ 1) → 𝑀 = 1))
10498, 103mpand 686 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀 ≤ 1 → 𝑀 = 1))
1051043ad2ant2 1164 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 ≤ 1 → 𝑀 = 1))
10697, 105syld 47 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∧ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1) → 𝑀 = 1))
107106expd 404 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃)) → (((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1 → 𝑀 = 1)))
10894, 107syld 47 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∧ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃))) → (((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1 → 𝑀 = 1)))
10976, 108mpan2d 685 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) → (((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1 → 𝑀 = 1)))
11074, 109mpid 44 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) → 𝑀 = 1))
11157, 110sylbid 231 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑃𝑀) ≤ 3 → 𝑀 = 1))
11246, 111syld 47 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (3 = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
113112adantl 473 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 = 1 ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → (3 = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
11432, 113sylbid 231 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 = 1 ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
115114ex 401 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 1 → ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
116 sq1 13165 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1↑2) = 1
117116eqcomi 2774 . . . . . . . . . . . . . 14 1 = (1↑2)
118117oveq2i 6853 . . . . . . . . . . . . 13 (((2↑𝑘)↑2) − 1) = (((2↑𝑘)↑2) − (1↑2))
119118eqeq1i 2770 . . . . . . . . . . . 12 ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) ↔ (((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)) = (𝑃𝑀))
120 eqcom 2772 . . . . . . . . . . . . 13 ((((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)) = (𝑃𝑀) ↔ (𝑃𝑀) = (((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)))
1219a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 2 ∈ ℕ0)
122 eluzge2nn0 11927 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 𝑘 ∈ ℕ0)
123121, 122nn0expcld 13238 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → (2↑𝑘) ∈ ℕ0)
124123adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → (2↑𝑘) ∈ ℕ0)
125 1nn0 11556 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1 ∈ ℕ0
126125a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → 1 ∈ ℕ0)
127 1p1e2 11404 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (1 + 1) = 2
12822eqcomi 2774 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 = (2↑1)
129127, 128eqtri 2787 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (1 + 1) = (2↑1)
130 eluz2gt1 11961 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 1 < 𝑘)
131 2re 11346 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ∈ ℝ
132131a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 2 ∈ ℝ)
133 1zzd 11655 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 1 ∈ ℤ)
134 eluzelz 11896 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 𝑘 ∈ ℤ)
135 1lt2 11449 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1 < 2
136135a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 1 < 2)
137132, 133, 134, 136ltexp2d 13245 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → (1 < 𝑘 ↔ (2↑1) < (2↑𝑘)))
138130, 137mpbid 223 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → (2↑1) < (2↑𝑘))
139129, 138syl5eqbr 4844 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → (1 + 1) < (2↑𝑘))
140139adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → (1 + 1) < (2↑𝑘))
14134, 39anim12i 606 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0))
1421413adant3 1162 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0))
143142adantl 473 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0))
144 difsqpwdvds 15870 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((2↑𝑘) ∈ ℕ0 ∧ 1 ∈ ℕ0 ∧ (1 + 1) < (2↑𝑘)) ∧ (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0)) → ((𝑃𝑀) = (((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)) → 𝑃 ∥ (2 · 1)))
145124, 126, 140, 143, 144syl31anc 1492 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → ((𝑃𝑀) = (((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)) → 𝑃 ∥ (2 · 1)))
146 2t1e2 11441 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (2 · 1) = 2
147146breq2i 4817 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ∥ (2 · 1) ↔ 𝑃 ∥ 2)
148 prmuz2 15688 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ‘2))
14934, 148syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ (ℤ‘2))
150 2prm 15685 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2 ∈ ℙ
151 dvdsprm 15694 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℤ‘2) ∧ 2 ∈ ℙ) → (𝑃 ∥ 2 ↔ 𝑃 = 2))
152149, 150, 151sylancl 580 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (𝑃 ∥ 2 ↔ 𝑃 = 2))
153147, 152syl5bb 274 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (𝑃 ∥ (2 · 1) ↔ 𝑃 = 2))
154 eldifsn 4472 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ↔ (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ≠ 2))
155 eqneqall 2948 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 = 2 → (𝑃 ≠ 2 → 𝑀 = 1))
156155com12 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ≠ 2 → (𝑃 = 2 → 𝑀 = 1))
157154, 156simplbiim 499 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (𝑃 = 2 → 𝑀 = 1))
158153, 157sylbid 231 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (𝑃 ∥ (2 · 1) → 𝑀 = 1))
1591583ad2ant1 1163 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (2 · 1) → 𝑀 = 1))
160159adantl 473 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → (𝑃 ∥ (2 · 1) → 𝑀 = 1))
161145, 160syld 47 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → ((𝑃𝑀) = (((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)) → 𝑀 = 1))
162120, 161syl5bi 233 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → ((((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
163119, 162syl5bi 233 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
164163ex 401 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
165115, 164jaoi 883 . . . . . . . . 9 ((𝑘 = 1 ∨ 𝑘 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
16618, 165sylbi 208 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
167166impcom 396 . . . . . . 7 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
168167adantr 472 . . . . . 6 ((((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ (2 · 𝑘) = 𝑁) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
16917, 168sylbid 231 . . . . 5 ((((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ (2 · 𝑘) = 𝑁) → (((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
170169ex 401 . . . 4 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((2 · 𝑘) = 𝑁 → (((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
171170rexlimdva 3178 . . 3 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (∃𝑘 ∈ ℕ (2 · 𝑘) = 𝑁 → (((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
1722, 171sylbid 231 . 2 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (2 ∥ 𝑁 → (((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
1731723imp 1137 1 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑁 ∧ ((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀)) → 𝑀 = 1)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 197  wa 384  wo 873  w3a 1107   = wceq 1652  wcel 2155  wne 2937  wrex 3056  cdif 3729  {csn 4334   class class class wbr 4809  cfv 6068  (class class class)co 6842  cc 10187  cr 10188  0cc0 10189  1c1 10190   + caddc 10192   · cmul 10194   < clt 10328  cle 10329  cmin 10520   / cdiv 10938  cn 11274  2c2 11327  3c3 11328  4c4 11329  0cn0 11538  cz 11624  cuz 11886  +crp 12028  cfl 12799  cexp 13067  cdvds 15265  cprime 15665  logclog 24592
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-rep 4930  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-inf2 8753  ax-cnex 10245  ax-resscn 10246  ax-1cn 10247  ax-icn 10248  ax-addcl 10249  ax-addrcl 10250  ax-mulcl 10251  ax-mulrcl 10252  ax-mulcom 10253  ax-addass 10254  ax-mulass 10255  ax-distr 10256  ax-i2m1 10257  ax-1ne0 10258  ax-1rid 10259  ax-rnegex 10260  ax-rrecex 10261  ax-cnre 10262  ax-pre-lttri 10263  ax-pre-lttrn 10264  ax-pre-ltadd 10265  ax-pre-mulgt0 10266  ax-pre-sup 10267  ax-addf 10268  ax-mulf 10269
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-fal 1666  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-int 4634  df-iun 4678  df-iin 4679  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-se 5237  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-isom 6077  df-riota 6803  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-of 7095  df-om 7264  df-1st 7366  df-2nd 7367  df-supp 7498  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-1o 7764  df-2o 7765  df-oadd 7768  df-er 7947  df-map 8062  df-pm 8063  df-ixp 8114  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-fin 8164  df-fsupp 8483  df-fi 8524  df-sup 8555  df-inf 8556  df-oi 8622  df-card 9016  df-cda 9243  df-pnf 10330  df-mnf 10331  df-xr 10332  df-ltxr 10333  df-le 10334  df-sub 10522  df-neg 10523  df-div 10939  df-nn 11275  df-2 11335  df-3 11336  df-4 11337  df-5 11338  df-6 11339  df-7 11340  df-8 11341  df-9 11342  df-n0 11539  df-z 11625  df-dec 11741  df-uz 11887  df-q 11990  df-rp 12029  df-xneg 12146  df-xadd 12147  df-xmul 12148  df-ioo 12381  df-ioc 12382  df-ico 12383  df-icc 12384  df-fz 12534  df-fzo 12674  df-fl 12801  df-mod 12877  df-seq 13009  df-exp 13068  df-fac 13265  df-bc 13294  df-hash 13322  df-shft 14092  df-cj 14124  df-re 14125  df-im 14126  df-sqrt 14260  df-abs 14261  df-limsup 14487  df-clim 14504  df-rlim 14505  df-sum 14702  df-ef 15080  df-sin 15082  df-cos 15083  df-pi 15085  df-dvds 15266  df-gcd 15498  df-prm 15666  df-pc 15821  df-struct 16132  df-ndx 16133  df-slot 16134  df-base 16136  df-sets 16137  df-ress 16138  df-plusg 16227  df-mulr 16228  df-starv 16229  df-sca 16230  df-vsca 16231  df-ip 16232  df-tset 16233  df-ple 16234  df-ds 16236  df-unif 16237  df-hom 16238  df-cco 16239  df-rest 16349  df-topn 16350  df-0g 16368  df-gsum 16369  df-topgen 16370  df-pt 16371  df-prds 16374  df-xrs 16428  df-qtop 16433  df-imas 16434  df-xps 16436  df-mre 16512  df-mrc 16513  df-acs 16515  df-mgm 17508  df-sgrp 17550  df-mnd 17561  df-submnd 17602  df-mulg 17808  df-cntz 18013  df-cmn 18461  df-psmet 20011  df-xmet 20012  df-met 20013  df-bl 20014  df-mopn 20015  df-fbas 20016  df-fg 20017  df-cnfld 20020  df-top 20978  df-topon 20995  df-topsp 21017  df-bases 21030  df-cld 21103  df-ntr 21104  df-cls 21105  df-nei 21182  df-lp 21220  df-perf 21221  df-cn 21311  df-cnp 21312  df-haus 21399  df-tx 21645  df-hmeo 21838  df-fil 21929  df-fm 22021  df-flim 22022  df-flf 22023  df-xms 22404  df-ms 22405  df-tms 22406  df-cncf 22960  df-limc 23921  df-dv 23922  df-log 24594
This theorem is referenced by:  lighneal  42204
  Copyright terms: Public domain W3C validator