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 48004
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 48003 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (𝑁 ∉ ℙ ↔ ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
2 breq1 5082 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑛 → (𝑎𝑏𝑛𝑏))
3 oveq1 7370 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝑛 → (𝑎 · 𝑏) = (𝑛 · 𝑏))
43eqeq2d 2751 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑛 → (𝑁 = (𝑎 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑛 · 𝑏)))
52, 4anbi12d 638 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑛 → ((𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) ↔ (𝑛𝑏𝑁 = (𝑛 · 𝑏))))
6 breq2 5083 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑚 → (𝑛𝑏𝑛𝑚))
7 oveq2 7371 . . . . . . . . 9 (𝑏 = 𝑚 → (𝑛 · 𝑏) = (𝑛 · 𝑚))
87eqeq2d 2751 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑚 → (𝑁 = (𝑛 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
96, 8anbi12d 638 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝑚 → ((𝑛𝑏𝑁 = (𝑛 · 𝑏)) ↔ (𝑛𝑚𝑁 = (𝑛 · 𝑚))))
10 simp1rr 1246 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑛 ∈ (2..^𝑁))
11 simp1rl 1245 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑚 ∈ (2..^𝑁))
12 simp2 1143 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑛𝑚)
13 elfzo2nn 47793 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 ∈ (2..^𝑁) → 𝑚 ∈ ℕ)
14 elfzo2nn 47793 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ (2..^𝑁) → 𝑛 ∈ ℕ)
15 nnmulcom 12233 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑚 · 𝑛) = (𝑛 · 𝑚))
1613, 14, 15syl2an 602 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁)) → (𝑚 · 𝑛) = (𝑛 · 𝑚))
1716eqeq2d 2751 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁)) → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) ↔ 𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
1817biimpd 230 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁)) → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → 𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
1918adantl 482 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → 𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
2019imp 407 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑁 = (𝑛 · 𝑚))
21203adant2 1137 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑁 = (𝑛 · 𝑚))
2212, 21jca 516 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → (𝑛𝑚𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
235, 9, 10, 11, 222rspcedvdw 3581 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)))
24233exp 1125 . . . . 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 5082 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑚 → (𝑎𝑏𝑚𝑏))
26 oveq1 7370 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝑚 → (𝑎 · 𝑏) = (𝑚 · 𝑏))
2726eqeq2d 2751 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑚 → (𝑁 = (𝑎 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑚 · 𝑏)))
2825, 27anbi12d 638 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑚 → ((𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) ↔ (𝑚𝑏𝑁 = (𝑚 · 𝑏))))
29 breq2 5083 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑛 → (𝑚𝑏𝑚𝑛))
30 oveq2 7371 . . . . . . . . 9 (𝑏 = 𝑛 → (𝑚 · 𝑏) = (𝑚 · 𝑛))
3130eqeq2d 2751 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑛 → (𝑁 = (𝑚 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
3229, 31anbi12d 638 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝑛 → ((𝑚𝑏𝑁 = (𝑚 · 𝑏)) ↔ (𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛))))
33 simp1rl 1245 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑚 ∈ (2..^𝑁))
34 simp1rr 1246 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑛 ∈ (2..^𝑁))
35 3simpc 1156 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → (𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
3628, 32, 33, 34, 352rspcedvdw 3581 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)))
37363exp 1125 . . . . 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 13611 . . . . . . . . 9 (𝑚 ∈ (2..^𝑁) → 𝑚 ∈ ℤ)
3938zred 12631 . . . . . . . 8 (𝑚 ∈ (2..^𝑁) → 𝑚 ∈ ℝ)
40 elfzoelz 13611 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ (2..^𝑁) → 𝑛 ∈ ℤ)
4140zred 12631 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ (2..^𝑁) → 𝑛 ∈ ℝ)
4239, 41anim12ci 620 . . . . . . 7 ((𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁)) → (𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ))
4342adantl 482 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ))
44 letric 11244 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ) → (𝑛𝑚𝑚𝑛))
4543, 44syl 17 . . . . 5 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑛𝑚𝑚𝑛))
4624, 37, 45mpjaod 866 . . . 4 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏))))
4746rexlimdvva 3197 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏))))
48 oveq1 7370 . . . . . . . 8 (𝑚 = 𝑎 → (𝑚 · 𝑛) = (𝑎 · 𝑛))
4948eqeq2d 2751 . . . . . . 7 (𝑚 = 𝑎 → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) ↔ 𝑁 = (𝑎 · 𝑛)))
50 oveq2 7371 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑏 → (𝑎 · 𝑛) = (𝑎 · 𝑏))
5150eqeq2d 2751 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑏 → (𝑁 = (𝑎 · 𝑛) ↔ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)))
52 simplrl 782 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → 𝑎 ∈ (2..^𝑁))
53 simplrr 783 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → 𝑏 ∈ (2..^𝑁))
54 simpr 485 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → 𝑁 = (𝑎 · 𝑏))
5549, 51, 52, 53, 542rspcedvdw 3581 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛))
5655ex 413 . . . . 5 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑁 = (𝑎 · 𝑏) → ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
5756adantld 491 . . . 4 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) → ((𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
5857rexlimdvva 3197 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
5947, 58impbid 213 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛) ↔ ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏))))
601, 59bitrd 280 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 207  wa 396  wo 853  w3a 1092   = wceq 1547  wcel 2119  wnel 3039  wrex 3064   class class class wbr 5079  cfv 6492  (class class class)co 7363  cr 11035   · cmul 11041  cle 11178  cn 12172  2c2 12234  4c4 12236  cuz 12786  ..^cfzo 13606  cprime 16638
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2712  ax-sep 5225  ax-nul 5235  ax-pow 5301  ax-pr 5369  ax-un 7685  ax-cnex 11092  ax-resscn 11093  ax-1cn 11094  ax-icn 11095  ax-addcl 11096  ax-addrcl 11097  ax-mulcl 11098  ax-mulrcl 11099  ax-mulcom 11100  ax-addass 11101  ax-mulass 11102  ax-distr 11103  ax-i2m1 11104  ax-1ne0 11105  ax-1rid 11106  ax-rnegex 11107  ax-rrecex 11108  ax-cnre 11109  ax-pre-lttri 11110  ax-pre-lttrn 11111  ax-pre-ltadd 11112  ax-pre-mulgt0 11113  ax-pre-sup 11114
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2719  df-cleq 2732  df-clel 2815  df-nfc 2889  df-ne 2936  df-nel 3040  df-ral 3055  df-rex 3065  df-rmo 3345  df-reu 3346  df-rab 3393  df-v 3434  df-sbc 3731  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4269  df-if 4462  df-pw 4538  df-sn 4563  df-pr 4565  df-op 4569  df-uni 4846  df-iun 4930  df-br 5080  df-opab 5142  df-mpt 5161  df-tr 5187  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-riota 7320  df-ov 7366  df-oprab 7367  df-mpo 7368  df-om 7814  df-1st 7938  df-2nd 7939  df-frecs 8228  df-wrecs 8259  df-recs 8308  df-rdg 8346  df-1o 8402  df-2o 8403  df-er 8640  df-en 8891  df-dom 8892  df-sdom 8893  df-fin 8894  df-sup 9352  df-pnf 11179  df-mnf 11180  df-xr 11181  df-ltxr 11182  df-le 11183  df-sub 11377  df-neg 11378  df-div 11806  df-nn 12173  df-2 12242  df-3 12243  df-4 12244  df-n0 12436  df-z 12523  df-uz 12787  df-rp 12941  df-fz 13460  df-fzo 13607  df-seq 13962  df-exp 14022  df-cj 15059  df-re 15060  df-im 15061  df-sqrt 15195  df-abs 15196  df-dvds 16220  df-prm 16639
This theorem is referenced by:  nprmmul3  48005
  Copyright terms: Public domain W3C validator