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 48132
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 48131 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (𝑁 ∉ ℙ ↔ ∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
2 breq1 5108 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑛 → (𝑎𝑏𝑛𝑏))
3 oveq1 7407 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝑛 → (𝑎 · 𝑏) = (𝑛 · 𝑏))
43eqeq2d 2776 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑛 → (𝑁 = (𝑎 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑛 · 𝑏)))
52, 4anbi12d 643 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑛 → ((𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) ↔ (𝑛𝑏𝑁 = (𝑛 · 𝑏))))
6 breq2 5109 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑚 → (𝑛𝑏𝑛𝑚))
7 oveq2 7408 . . . . . . . . 9 (𝑏 = 𝑚 → (𝑛 · 𝑏) = (𝑛 · 𝑚))
87eqeq2d 2776 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑚 → (𝑁 = (𝑛 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑛 · 𝑚)))
96, 8anbi12d 643 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝑚 → ((𝑛𝑏𝑁 = (𝑛 · 𝑏)) ↔ (𝑛𝑚𝑁 = (𝑛 · 𝑚))))
10 simp1rr 1256 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑛 ∈ (2..^𝑁))
11 simp1rl 1255 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑚 ∈ (2..^𝑁))
12 simp2 1153 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑛𝑚)
13 elfzo2nn 47921 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 ∈ (2..^𝑁) → 𝑚 ∈ ℕ)
14 elfzo2nn 47921 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ (2..^𝑁) → 𝑛 ∈ ℕ)
15 nnmulcom 12285 . . . . . . . . . . . . . 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 2776 . . . . . . . . . . . 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 1147 . . . . . . . 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 3598 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑛𝑚𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)))
24233exp 1135 . . . . 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 5108 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑚 → (𝑎𝑏𝑚𝑏))
26 oveq1 7407 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝑚 → (𝑎 · 𝑏) = (𝑚 · 𝑏))
2726eqeq2d 2776 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑚 → (𝑁 = (𝑎 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑚 · 𝑏)))
2825, 27anbi12d 643 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑚 → ((𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)) ↔ (𝑚𝑏𝑁 = (𝑚 · 𝑏))))
29 breq2 5109 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑛 → (𝑚𝑏𝑚𝑛))
30 oveq2 7408 . . . . . . . . 9 (𝑏 = 𝑛 → (𝑚 · 𝑏) = (𝑚 · 𝑛))
3130eqeq2d 2776 . . . . . . . 8 (𝑏 = 𝑛 → (𝑁 = (𝑚 · 𝑏) ↔ 𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
3229, 31anbi12d 643 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝑛 → ((𝑚𝑏𝑁 = (𝑚 · 𝑏)) ↔ (𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛))))
33 simp1rl 1255 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑚 ∈ (2..^𝑁))
34 simp1rr 1256 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → 𝑛 ∈ (2..^𝑁))
35 3simpc 1166 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → (𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)))
3628, 32, 33, 34, 352rspcedvdw 3598 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ (ℤ‘4) ∧ (𝑚 ∈ (2..^𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (2..^𝑁))) ∧ 𝑚𝑛𝑁 = (𝑚 · 𝑛)) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏)))
37363exp 1135 . . . . 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 13678 . . . . . . . . 9 (𝑚 ∈ (2..^𝑁) → 𝑚 ∈ ℤ)
3938zred 12691 . . . . . . . 8 (𝑚 ∈ (2..^𝑁) → 𝑚 ∈ ℝ)
40 elfzoelz 13678 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ (2..^𝑁) → 𝑛 ∈ ℤ)
4140zred 12691 . . . . . . . 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 11298 . . . . . 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 3222 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘4) → (∃𝑚 ∈ (2..^𝑁)∃𝑛 ∈ (2..^𝑁)𝑁 = (𝑚 · 𝑛) → ∃𝑎 ∈ (2..^𝑁)∃𝑏 ∈ (2..^𝑁)(𝑎𝑏𝑁 = (𝑎 · 𝑏))))
48 oveq1 7407 . . . . . . . 8 (𝑚 = 𝑎 → (𝑚 · 𝑛) = (𝑎 · 𝑛))
4948eqeq2d 2776 . . . . . . 7 (𝑚 = 𝑎 → (𝑁 = (𝑚 · 𝑛) ↔ 𝑁 = (𝑎 · 𝑛)))
50 oveq2 7408 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑏 → (𝑎 · 𝑛) = (𝑎 · 𝑏))
5150eqeq2d 2776 . . . . . . 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 3598 . . . . . 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 3222 . . 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
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 400  wo 860  w3a 1101   = wceq 1563  wcel 2145  wnel 3064  wrex 3089   class class class wbr 5105  cfv 6525  (class class class)co 7400  cr 11087   · cmul 11093  cle 11232  cn 12224  2c2 12286  4c4 12288  cuz 12853  ..^cfzo 13673  cprime 16719
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1818  ax-4 1832  ax-5 1933  ax-6 1990  ax-7 2031  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2737  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5327  ax-pr 5395  ax-un 7722  ax-cnex 11144  ax-resscn 11145  ax-1cn 11146  ax-icn 11147  ax-addcl 11148  ax-addrcl 11149  ax-mulcl 11150  ax-mulrcl 11151  ax-mulcom 11152  ax-addass 11153  ax-mulass 11154  ax-distr 11155  ax-i2m1 11156  ax-1ne0 11157  ax-1rid 11158  ax-rnegex 11159  ax-rrecex 11160  ax-cnre 11161  ax-pre-lttri 11162  ax-pre-lttrn 11163  ax-pre-ltadd 11164  ax-pre-mulgt0 11165  ax-pre-sup 11166
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1566  df-fal 1576  df-ex 1803  df-nf 1807  df-sb 2094  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3418  df-v 3459  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3910  df-un 3912  df-in 3914  df-ss 3924  df-pss 3927  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-op 4592  df-uni 4869  df-iun 4954  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5547  df-eprel 5552  df-po 5560  df-so 5561  df-fr 5605  df-we 5607  df-xp 5658  df-rel 5659  df-cnv 5660  df-co 5661  df-dm 5662  df-rn 5663  df-res 5664  df-ima 5665  df-pred 6292  df-ord 6353  df-on 6354  df-lim 6355  df-suc 6356  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fn 6528  df-f 6529  df-f1 6530  df-fo 6531  df-f1o 6532  df-fv 6533  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-om 7851  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8346  df-rdg 8385  df-1o 8441  df-2o 8442  df-er 8682  df-en 8932  df-dom 8933  df-sdom 8934  df-fin 8935  df-sup 9390  df-pnf 11233  df-mnf 11234  df-xr 11235  df-ltxr 11236  df-le 11237  df-sub 11431  df-neg 11432  df-div 11860  df-nn 12225  df-2 12294  df-3 12295  df-4 12296  df-n0 12496  df-z 12583  df-uz 12854  df-rp 13008  df-fz 13527  df-fzo 13674  df-seq 14029  df-exp 14089  df-cj 15140  df-re 15141  df-im 15142  df-sqrt 15276  df-abs 15277  df-dvds 16301  df-prm 16720
This theorem is referenced by:  nprmmul3  48133
  Copyright terms: Public domain W3C validator