Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  nprmmul2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem nprmmul2 48082
Description: Special factorization of a non-prime integer greater than 3. (Contributed by AV, 6-Apr-2026.)
Assertion
Ref Expression
nprmmul2 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (𝑁 ∉ ℙ ↔ ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏))))
Distinct variable group:   𝑁,𝑎,𝑏

Proof of Theorem nprmmul2
Dummy variables 𝑚 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nprmmul1 48081 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (𝑁 ∉ ℙ ↔ ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
2 breq1 5097 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑛 → (𝑎𝑏𝑛𝑏))
3 oveq1 7392 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝑛 → (𝑎 · 𝑏) = (𝑛 · 𝑏))
43eqeq2d 2767 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑛 → (𝑁 = (𝑎 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑛 · 𝑏)))
52, 4anbi12d 640 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑛 → ((𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) ↔ (𝑛𝑏𝑁 = (𝑛 · 𝑏))))
6 breq2 5098 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑚 → (𝑛𝑏𝑛𝑚))
7 oveq2 7393 . . . . . . . . 9 (𝑏 = 𝑚 → (𝑛 · 𝑏) = (𝑛 · 𝑚))
87eqeq2d 2767 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑚 → (𝑁 = (𝑛 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
96, 8anbi12d 640 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝑚 → ((𝑛𝑏𝑁 = (𝑛 · 𝑏)) ↔ (𝑛𝑚𝑁 = (𝑛 · 𝑚))))
10 simp1rr 1249 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑛 ∈ (2..^𝑁))
11 simp1rl 1248 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑚 ∈ (2..^𝑁))
12 simp2 1146 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑛𝑚)
13 elfzo2nn 47871 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 ∈ (2..^𝑁) → 𝑚 ∈ ℕ)
14 elfzo2nn 47871 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ (2..^𝑁) → 𝑛 ∈ ℕ)
15 nnmulcom 12261 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑚 · 𝑛) = (𝑛 · 𝑚))
1613, 14, 15syl2an 604 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁)) → (𝑚 · 𝑛) = (𝑛 · 𝑚))
1716eqeq2d 2767 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁)) → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) ↔ 𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
1817biimpd 231 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁)) → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → 𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
1918adantl 484 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → 𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
2019imp 409 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑁 = (𝑛 · 𝑚))
21203adant2 1140 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑁 = (𝑛 · 𝑚))
2212, 21jca 518 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → (𝑛𝑚𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
235, 9, 10, 11, 222rspcedvdw 3590 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)))
24233exp 1128 . . . . 5 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑛𝑚 → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)))))
25 breq1 5097 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑚 → (𝑎𝑏𝑚𝑏))
26 oveq1 7392 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝑚 → (𝑎 · 𝑏) = (𝑚 · 𝑏))
2726eqeq2d 2767 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑚 → (𝑁 = (𝑎 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑚 · 𝑏)))
2825, 27anbi12d 640 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑚 → ((𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) ↔ (𝑚𝑏𝑁 = (𝑚 · 𝑏))))
29 breq2 5098 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑛 → (𝑚𝑏𝑚𝑛))
30 oveq2 7393 . . . . . . . . 9 (𝑏 = 𝑛 → (𝑚 · 𝑏) = (𝑚 · 𝑛))
3130eqeq2d 2767 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑛 → (𝑁 = (𝑚 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
3229, 31anbi12d 640 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝑛 → ((𝑚𝑏𝑁 = (𝑚 · 𝑏)) ↔ (𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛))))
33 simp1rl 1248 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑚 ∈ (2..^𝑁))
34 simp1rr 1249 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑛 ∈ (2..^𝑁))
35 3simpc 1159 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → (𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
3628, 32, 33, 34, 352rspcedvdw 3590 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)))
37363exp 1128 . . . . 5 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑚𝑛 → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)))))
38 elfzoelz 13654 . . . . . . . . 9 (𝑚 ∈ (2..^𝑁) → 𝑚 ∈ ℤ)
3938zred 12667 . . . . . . . 8 (𝑚 ∈ (2..^𝑁) → 𝑚 ∈ ℝ)
40 elfzoelz 13654 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ (2..^𝑁) → 𝑛 ∈ ℤ)
4140zred 12667 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ (2..^𝑁) → 𝑛 ∈ ℝ)
4239, 41anim12ci 622 . . . . . . 7 ((𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁)) → (𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ))
4342adantl 484 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ))
44 letric 11273 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ) → (𝑛𝑚𝑚𝑛))
4543, 44syl 17 . . . . 5 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑛𝑚𝑚𝑛))
4624, 37, 45mpjaod 869 . . . 4 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏))))
4746rexlimdvva 3213 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏))))
48 oveq1 7392 . . . . . . . 8 (𝑚 = 𝑎 → (𝑚 · 𝑛) = (𝑎 · 𝑛))
4948eqeq2d 2767 . . . . . . 7 (𝑚 = 𝑎 → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) ↔ 𝑁 = (𝑎 · 𝑛)))
50 oveq2 7393 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑏 → (𝑎 · 𝑛) = (𝑎 · 𝑏))
5150eqeq2d 2767 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑏 → (𝑁 = (𝑎 · 𝑛) ↔ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)))
52 simplrl 784 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → 𝑎 ∈ (2..^𝑁))
53 simplrr 785 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → 𝑏 ∈ (2..^𝑁))
54 simpr 487 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → 𝑁 = (𝑎 · 𝑏))
5549, 51, 52, 53, 542rspcedvdw 3590 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛))
5655ex 415 . . . . 5 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑁 = (𝑎 · 𝑏) → ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
5756adantld 493 . . . 4 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) → ((𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
5857rexlimdvva 3213 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
5947, 58impbid 214 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛) ↔ ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏))))
601, 59bitrd 281 1 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (𝑁 ∉ ℙ ↔ ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 208  wa 398  wo 856  w3a 1095   = wceq 1554  wcel 2136  wnel 3055  wrex 3080   class class class wbr 5094  cfv 6510  (class class class)co 7385  cr 11062   · cmul 11068  cle 11207  cn 12200  2c2 12262  4c4 12264  cuz 12829  ..^cfzo 13649  cprime 16681
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1809  ax-4 1823  ax-5 1924  ax-6 1981  ax-7 2022  ax-8 2138  ax-9 2146  ax-10 2169  ax-11 2185  ax-12 2206  ax-ext 2728  ax-sep 5240  ax-nul 5250  ax-pow 5316  ax-pr 5384  ax-un 7707  ax-cnex 11119  ax-resscn 11120  ax-1cn 11121  ax-icn 11122  ax-addcl 11123  ax-addrcl 11124  ax-mulcl 11125  ax-mulrcl 11126  ax-mulcom 11127  ax-addass 11128  ax-mulass 11129  ax-distr 11130  ax-i2m1 11131  ax-1ne0 11132  ax-1rid 11133  ax-rnegex 11134  ax-rrecex 11135  ax-cnre 11136  ax-pre-lttri 11137  ax-pre-lttrn 11138  ax-pre-ltadd 11139  ax-pre-mulgt0 11140  ax-pre-sup 11141
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 857  df-3or 1096  df-3an 1097  df-tru 1557  df-fal 1567  df-ex 1794  df-nf 1798  df-sb 2085  df-mo 2560  df-eu 2590  df-clab 2735  df-cleq 2748  df-clel 2831  df-nfc 2905  df-ne 2952  df-nel 3056  df-ral 3071  df-rex 3081  df-rmo 3361  df-reu 3362  df-rab 3409  df-v 3450  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4281  df-if 4475  df-pw 4551  df-sn 4577  df-pr 4579  df-op 4583  df-uni 4860  df-iun 4945  df-br 5095  df-opab 5157  df-mpt 5176  df-tr 5202  df-id 5535  df-eprel 5540  df-po 5548  df-so 5549  df-fr 5593  df-we 5595  df-xp 5646  df-rel 5647  df-cnv 5648  df-co 5649  df-dm 5650  df-rn 5651  df-res 5652  df-ima 5653  df-pred 6277  df-ord 6338  df-on 6339  df-lim 6340  df-suc 6341  df-iota 6466  df-fun 6512  df-fn 6513  df-f 6514  df-f1 6515  df-fo 6516  df-f1o 6517  df-fv 6518  df-riota 7342  df-ov 7388  df-oprab 7389  df-mpo 7390  df-om 7836  df-1st 7959  df-2nd 7960  df-frecs 8250  df-wrecs 8281  df-recs 8330  df-rdg 8369  df-1o 8425  df-2o 8426  df-er 8666  df-en 8917  df-dom 8918  df-sdom 8919  df-fin 8920  df-sup 9378  df-pnf 11208  df-mnf 11209  df-xr 11210  df-ltxr 11211  df-le 11212  df-sub 11406  df-neg 11407  df-div 11835  df-nn 12201  df-2 12270  df-3 12271  df-4 12272  df-n0 12472  df-z 12559  df-uz 12830  df-rp 12984  df-fz 13503  df-fzo 13650  df-seq 14005  df-exp 14065  df-cj 15102  df-re 15103  df-im 15104  df-sqrt 15238  df-abs 15239  df-dvds 16263  df-prm 16682
This theorem is referenced by:  nprmmul3  48083
  Copyright terms: Public domain W3C validator