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 48305
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 48304 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (𝑁 ∉ ℙ ↔ ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
2 breq1 5111 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑛 → (𝑎𝑏𝑛𝑏))
3 oveq1 7419 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝑛 → (𝑎 · 𝑏) = (𝑛 · 𝑏))
43eqeq2d 2773 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑛 → (𝑁 = (𝑎 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑛 · 𝑏)))
52, 4anbi12d 643 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑛 → ((𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) ↔ (𝑛𝑏𝑁 = (𝑛 · 𝑏))))
6 breq2 5112 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑚 → (𝑛𝑏𝑛𝑚))
7 oveq2 7420 . . . . . . . . 9 (𝑏 = 𝑚 → (𝑛 · 𝑏) = (𝑛 · 𝑚))
87eqeq2d 2773 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑚 → (𝑁 = (𝑛 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
96, 8anbi12d 643 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝑚 → ((𝑛𝑏𝑁 = (𝑛 · 𝑏)) ↔ (𝑛𝑚𝑁 = (𝑛 · 𝑚))))
10 simp1rr 1257 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑛 ∈ (2..^𝑁))
11 simp1rl 1256 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑚 ∈ (2..^𝑁))
12 simp2 1154 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑛𝑚)
13 elfzo2nn 48094 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 ∈ (2..^𝑁) → 𝑚 ∈ ℕ)
14 elfzo2nn 48094 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ (2..^𝑁) → 𝑛 ∈ ℕ)
15 nnmulcom 12300 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑚 · 𝑛) = (𝑛 · 𝑚))
1613, 14, 15syl2an 607 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁)) → (𝑚 · 𝑛) = (𝑛 · 𝑚))
1716eqeq2d 2773 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁)) → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) ↔ 𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
1817biimpd 232 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁)) → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → 𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
1918adantl 486 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → 𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
2019imp 411 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑁 = (𝑛 · 𝑚))
21203adant2 1148 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑁 = (𝑛 · 𝑚))
2212, 21jca 520 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → (𝑛𝑚𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
235, 9, 10, 11, 222rspcedvdw 3594 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)))
24233exp 1136 . . . . 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 5111 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑚 → (𝑎𝑏𝑚𝑏))
26 oveq1 7419 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝑚 → (𝑎 · 𝑏) = (𝑚 · 𝑏))
2726eqeq2d 2773 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑚 → (𝑁 = (𝑎 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑚 · 𝑏)))
2825, 27anbi12d 643 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑚 → ((𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) ↔ (𝑚𝑏𝑁 = (𝑚 · 𝑏))))
29 breq2 5112 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑛 → (𝑚𝑏𝑚𝑛))
30 oveq2 7420 . . . . . . . . 9 (𝑏 = 𝑛 → (𝑚 · 𝑏) = (𝑚 · 𝑛))
3130eqeq2d 2773 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑛 → (𝑁 = (𝑚 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
3229, 31anbi12d 643 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝑛 → ((𝑚𝑏𝑁 = (𝑚 · 𝑏)) ↔ (𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛))))
33 simp1rl 1256 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑚 ∈ (2..^𝑁))
34 simp1rr 1257 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑛 ∈ (2..^𝑁))
35 3simpc 1167 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → (𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
3628, 32, 33, 34, 352rspcedvdw 3594 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)))
37363exp 1136 . . . . 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 13694 . . . . . . . . 9 (𝑚 ∈ (2..^𝑁) → 𝑚 ∈ ℤ)
3938zred 12706 . . . . . . . 8 (𝑚 ∈ (2..^𝑁) → 𝑚 ∈ ℝ)
40 elfzoelz 13694 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ (2..^𝑁) → 𝑛 ∈ ℤ)
4140zred 12706 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ (2..^𝑁) → 𝑛 ∈ ℝ)
4239, 41anim12ci 625 . . . . . . 7 ((𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁)) → (𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ))
4342adantl 486 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ))
44 letric 11316 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ) → (𝑛𝑚𝑚𝑛))
4543, 44syl 18 . . . . 5 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑛𝑚𝑚𝑛))
4624, 37, 45mpjaod 873 . . . 4 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏))))
4746rexlimdvva 3221 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏))))
48 oveq1 7419 . . . . . . . 8 (𝑚 = 𝑎 → (𝑚 · 𝑛) = (𝑎 · 𝑛))
4948eqeq2d 2773 . . . . . . 7 (𝑚 = 𝑎 → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) ↔ 𝑁 = (𝑎 · 𝑛)))
50 oveq2 7420 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑏 → (𝑎 · 𝑛) = (𝑎 · 𝑏))
5150eqeq2d 2773 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑏 → (𝑁 = (𝑎 · 𝑛) ↔ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)))
52 simplrl 788 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → 𝑎 ∈ (2..^𝑁))
53 simplrr 789 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → 𝑏 ∈ (2..^𝑁))
54 simpr 489 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → 𝑁 = (𝑎 · 𝑏))
5549, 51, 52, 53, 542rspcedvdw 3594 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛))
5655ex 417 . . . . 5 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) → (𝑁 = (𝑎 · 𝑏) → ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
5756adantld 495 . . . 4 ((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑎 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (2..^𝑁))) → ((𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
5857rexlimdvva 3221 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) → ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
5947, 58impbid 215 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛) ↔ ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏))))
601, 59bitrd 282 1 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (𝑁 ∉ ℙ ↔ ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏))))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wb 209  wa 400  wo 860  w3a 1102   = wceq 1569  wcel 2142  wnel 3063  wrex 3088   class class class wbr 5108  cfv 6536  (class class class)co 7412  cr 11105   · cmul 11111  cle 11250  cn 12239  2c2 12301  4c4 12303  cuz 12868  ..^cfzo 13689  cprime 16735
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1824  ax-4 1838  ax-5 1939  ax-6 1996  ax-7 2037  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5335  ax-pr 5403  ax-un 7734  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1103  df-3an 1104  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1809  df-nf 1813  df-sb 2096  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3456  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4595  df-uni 4872  df-iun 4957  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5555  df-eprel 5560  df-po 5568  df-so 5569  df-fr 5613  df-we 5615  df-xp 5666  df-rel 5667  df-cnv 5668  df-co 5669  df-dm 5670  df-rn 5671  df-res 5672  df-ima 5673  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-frecs 8276  df-wrecs 8307  df-recs 8356  df-rdg 8395  df-1o 8451  df-2o 8452  df-er 8692  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-sup 9400  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-sub 11449  df-neg 11450  df-div 11878  df-nn 12240  df-2 12309  df-3 12310  df-4 12311  df-n0 12511  df-z 12598  df-uz 12869  df-rp 13023  df-fz 13542  df-fzo 13690  df-seq 14045  df-exp 14105  df-cj 15157  df-re 15158  df-im 15159  df-sqrt 15293  df-abs 15294  df-dvds 16317  df-prm 16736
This theorem is used by:  nprmmul3  48306
  Copyright terms: Public domain W3C validator