pcaddlem - Metamath Proof Explorer

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Theorem pcaddlem 17075

Description: Lemma for pcadd 17076. The original numbers 𝐴 and 𝐵 have been decomposed using the prime count function as (𝑃↑𝑀) · (𝑅 / 𝑆) where 𝑅, 𝑆 are both not divisible by 𝑃 and 𝑀 = (𝑃 pCnt 𝐴), and similarly for 𝐵. (Contributed by Mario Carneiro, 9-Sep-2014.)

**Hypotheses**
Ref	Expression
pcaddlem.1	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
pcaddlem.2	⊢ (𝜑 → 𝐴 = ((𝑃↑𝑀) · (𝑅 / 𝑆)))
pcaddlem.3	⊢ (𝜑 → 𝐵 = ((𝑃↑𝑁) · (𝑇 / 𝑈)))
pcaddlem.4	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ_≥‘𝑀))
pcaddlem.5	⊢ (𝜑 → (𝑅 ∈ ℤ ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝑅))
pcaddlem.6	⊢ (𝜑 → (𝑆 ∈ ℕ ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝑆))
pcaddlem.7	⊢ (𝜑 → (𝑇 ∈ ℤ ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝑇))
pcaddlem.8	⊢ (𝜑 → (𝑈 ∈ ℕ ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝑈))

**Assertion**
Ref	Expression
pcaddlem	⊢ (𝜑 → 𝑀 ≤ (𝑃 pCnt (𝐴 + 𝐵)))

**Proof of Theorem pcaddlem**
Step	Hyp	Ref	Expression
1		oveq2 7432	. . 3 ⊢ ((𝐴 + 𝐵) = 0 → (𝑃 pCnt (𝐴 + 𝐵)) = (𝑃 pCnt 0))
2	1	breq2d 5114	. 2 ⊢ ((𝐴 + 𝐵) = 0 → (𝑀 ≤ (𝑃 pCnt (𝐴 + 𝐵)) ↔ 𝑀 ≤ (𝑃 pCnt 0)))
3		pcaddlem.4	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ_≥‘𝑀))
4		eluzel2 12977	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ_≥‘𝑀) → 𝑀 ∈ ℤ)
5	3, 4	syl 18	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
6	5	zred 12810	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℝ)
7	6	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → 𝑀 ∈ ℝ)
8		pcaddlem.1	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
9		prmnn 16858	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
10	8, 9	syl 18	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ)
11	10	nncnd 12358	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℂ)
12	10	nnne0d 12395	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ≠ 0)
13		eluzelz 12982	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ_≥‘𝑀) → 𝑁 ∈ ℤ)
14	3, 13	syl 18	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
15	14, 5	zsubcld 12815	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑁 − 𝑀) ∈ ℤ)
16	11, 12, 15	expclzd 14301	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) ∈ ℂ)
17		pcaddlem.7	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝑇 ∈ ℤ ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝑇))
18	17	simpld 500	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ ℤ)
19	18	zcnd 12811	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ ℂ)
20		pcaddlem.8	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝑈 ∈ ℕ ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝑈))
21	20	simpld 500	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℕ)
22	21	nncnd 12358	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℂ)
23	21	nnne0d 12395	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ≠ 0)
24	16, 19, 22, 23	divassd 12135	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) / 𝑈) = ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))
25	24	oveq2d 7440	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((𝑅 / 𝑆) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) / 𝑈)) = ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))
26		pcaddlem.5	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑅 ∈ ℤ ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝑅))
27	26	simpld 500	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ ℤ)
28	27	zcnd 12811	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ ℂ)
29		pcaddlem.6	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ∈ ℕ ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝑆))
30	29	simpld 500	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℕ)
31	30	nncnd 12358	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℂ)
32	16, 19	mulcld 11336	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) ∈ ℂ)
33	30	nnne0d 12395	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ≠ 0)
34	28, 31, 32, 22, 33, 23	divadddivd 12144	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((𝑅 / 𝑆) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) / 𝑈)) = (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) / (𝑆 · 𝑈)))
35	25, 34	eqtr3d 2797	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))) = (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) / (𝑆 · 𝑈)))
36	35	oveq2d 7440	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))) = (𝑃 pCnt (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) / (𝑆 · 𝑈))))
37	36	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))) = (𝑃 pCnt (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) / (𝑆 · 𝑈))))
38	8	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → 𝑃 ∈ ℙ)
39	21	nnzd 12726	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℤ)
40	27, 39	zmulcld 12816	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑅 · 𝑈) ∈ ℤ)
41		uznn0sub 13007	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ_≥‘𝑀) → (𝑁 − 𝑀) ∈ ℕ₀)
42	3, 41	syl 18	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝑁 − 𝑀) ∈ ℕ₀)
43	10, 42	nnexpcld 14396	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) ∈ ℕ)
44	43	nnzd 12726	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) ∈ ℤ)
45	44, 18	zmulcld 12816	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) ∈ ℤ)
46	30	nnzd 12726	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℤ)
47	45, 46	zmulcld 12816	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆) ∈ ℤ)
48	40, 47	zaddcld 12814	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) ∈ ℤ)
49	48	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) ∈ ℤ)
50	11, 12, 5	expclzd 14301	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝑃↑𝑀) ∈ ℂ)
51	50	mul01d 11516	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → ((𝑃↑𝑀) · 0) = 0)
52		oveq2 7432	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))) = 0 → ((𝑃↑𝑀) · ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))) = ((𝑃↑𝑀) · 0))
53	52	eqeq1d 2762	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))) = 0 → (((𝑃↑𝑀) · ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))) = 0 ↔ ((𝑃↑𝑀) · 0) = 0))
54	51, 53	syl5ibrcom 250	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))) = 0 → ((𝑃↑𝑀) · ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))) = 0))
55	54	necon3d 2976	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (((𝑃↑𝑀) · ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))) ≠ 0 → ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))) ≠ 0))
56	28, 31, 33	divcld 12100	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝑅 / 𝑆) ∈ ℂ)
57	19, 22, 23	divcld 12100	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → (𝑇 / 𝑈) ∈ ℂ)
58	16, 57	mulcld 11336	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)) ∈ ℂ)
59	50, 56, 58	adddid 11340	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → ((𝑃↑𝑀) · ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))) = (((𝑃↑𝑀) · (𝑅 / 𝑆)) + ((𝑃↑𝑀) · ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))))
60		pcaddlem.2	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐴 = ((𝑃↑𝑀) · (𝑅 / 𝑆)))
61		pcaddlem.3	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝐵 = ((𝑃↑𝑁) · (𝑇 / 𝑈)))
62	5	zcnd 12811	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ)
63	14	zcnd 12811	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℂ)
64	62, 63	pncan3d 11679	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝜑 → (𝑀 + (𝑁 − 𝑀)) = 𝑁)
65	64	oveq2d 7440	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝜑 → (𝑃↑(𝑀 + (𝑁 − 𝑀))) = (𝑃↑𝑁))
66		expaddz 14256	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑃 ∈ ℂ ∧ 𝑃 ≠ 0) ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 𝑀) ∈ ℤ)) → (𝑃↑(𝑀 + (𝑁 − 𝑀))) = ((𝑃↑𝑀) · (𝑃↑(𝑁 − 𝑀))))
67	11, 12, 5, 15, 66	syl22anc 852	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝜑 → (𝑃↑(𝑀 + (𝑁 − 𝑀))) = ((𝑃↑𝑀) · (𝑃↑(𝑁 − 𝑀))))
68	65, 67	eqtr3d 2797	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → (𝑃↑𝑁) = ((𝑃↑𝑀) · (𝑃↑(𝑁 − 𝑀))))
69	68	oveq1d 7439	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → ((𝑃↑𝑁) · (𝑇 / 𝑈)) = (((𝑃↑𝑀) · (𝑃↑(𝑁 − 𝑀))) · (𝑇 / 𝑈)))
70	50, 16, 57	mulassd 11339	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → (((𝑃↑𝑀) · (𝑃↑(𝑁 − 𝑀))) · (𝑇 / 𝑈)) = ((𝑃↑𝑀) · ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))
71	61, 69, 70	3eqtrd 2799	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐵 = ((𝑃↑𝑀) · ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))
72	60, 71	oveq12d 7442	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) = (((𝑃↑𝑀) · (𝑅 / 𝑆)) + ((𝑃↑𝑀) · ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))))
73	59, 72	eqtr4d 2798	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((𝑃↑𝑀) · ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))) = (𝐴 + 𝐵))
74	73	neeq1d 3014	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (((𝑃↑𝑀) · ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))) ≠ 0 ↔ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0))
75	35	neeq1d 3014	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))) ≠ 0 ↔ (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) / (𝑆 · 𝑈)) ≠ 0))
76	55, 74, 75	3imtr3d 296	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) ≠ 0 → (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) / (𝑆 · 𝑈)) ≠ 0))
77	30, 21	nnmulcld 12398	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝑆 · 𝑈) ∈ ℕ)
78	77	nncnd 12358	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑆 · 𝑈) ∈ ℂ)
79	77	nnne0d 12395	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑆 · 𝑈) ≠ 0)
80	78, 79	div0d 12099	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (0 / (𝑆 · 𝑈)) = 0)
81		oveq1 7431	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) = 0 → (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) / (𝑆 · 𝑈)) = (0 / (𝑆 · 𝑈)))
82	81	eqeq1d 2762	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) = 0 → ((((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) / (𝑆 · 𝑈)) = 0 ↔ (0 / (𝑆 · 𝑈)) = 0))
83	80, 82	syl5ibrcom 250	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) = 0 → (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) / (𝑆 · 𝑈)) = 0))
84	83	necon3d 2976	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) / (𝑆 · 𝑈)) ≠ 0 → ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) ≠ 0))
85	76, 84	syld 48	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) ≠ 0 → ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) ≠ 0))
86	85	imp 412	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) ≠ 0)
87	77	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → (𝑆 · 𝑈) ∈ ℕ)
88		pcdiv 17039	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) ∈ ℤ ∧ ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) ≠ 0) ∧ (𝑆 · 𝑈) ∈ ℕ) → (𝑃 pCnt (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) / (𝑆 · 𝑈))) = ((𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))) − (𝑃 pCnt (𝑆 · 𝑈))))
89	38, 49, 86, 87, 88	syl121anc 1402	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → (𝑃 pCnt (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) / (𝑆 · 𝑈))) = ((𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))) − (𝑃 pCnt (𝑆 · 𝑈))))
90		pcmul 17038	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑆 ∈ ℤ ∧ 𝑆 ≠ 0) ∧ (𝑈 ∈ ℤ ∧ 𝑈 ≠ 0)) → (𝑃 pCnt (𝑆 · 𝑈)) = ((𝑃 pCnt 𝑆) + (𝑃 pCnt 𝑈)))
91	8, 46, 33, 39, 23, 90	syl122anc 1406	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝑃 pCnt (𝑆 · 𝑈)) = ((𝑃 pCnt 𝑆) + (𝑃 pCnt 𝑈)))
92	29	simprd 501	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ 𝑆)
93		pceq0 17058	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑆 ∈ ℕ) → ((𝑃 pCnt 𝑆) = 0 ↔ ¬ 𝑃 ∥ 𝑆))
94	8, 30, 93	syl2anc 596	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → ((𝑃 pCnt 𝑆) = 0 ↔ ¬ 𝑃 ∥ 𝑆))
95	92, 94	mpbird 260	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑃 pCnt 𝑆) = 0)
96	20	simprd 501	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ 𝑈)
97		pceq0 17058	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑈 ∈ ℕ) → ((𝑃 pCnt 𝑈) = 0 ↔ ¬ 𝑃 ∥ 𝑈))
98	8, 21, 97	syl2anc 596	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → ((𝑃 pCnt 𝑈) = 0 ↔ ¬ 𝑃 ∥ 𝑈))
99	96, 98	mpbird 260	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑃 pCnt 𝑈) = 0)
100	95, 99	oveq12d 7442	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((𝑃 pCnt 𝑆) + (𝑃 pCnt 𝑈)) = (0 + 0))
101		00id 11492	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (0 + 0) = 0
102	100, 101	eqtrdi 2811	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((𝑃 pCnt 𝑆) + (𝑃 pCnt 𝑈)) = 0)
103	91, 102	eqtrd 2795	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑃 pCnt (𝑆 · 𝑈)) = 0)
104	103	oveq2d 7440	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))) − (𝑃 pCnt (𝑆 · 𝑈))) = ((𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))) − 0))
105	104	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → ((𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))) − (𝑃 pCnt (𝑆 · 𝑈))) = ((𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))) − 0))
106		pczcl 17035	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) ∈ ℤ ∧ ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆)) ≠ 0)) → (𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))) ∈ ℕ₀)
107	38, 49, 86, 106	syl12anc 850	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → (𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))) ∈ ℕ₀)
108	107	nn0cnd 12676	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → (𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))) ∈ ℂ)
109	108	subid1d 11665	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → ((𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))) − 0) = (𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))))
110	105, 109	eqtrd 2795	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → ((𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))) − (𝑃 pCnt (𝑆 · 𝑈))) = (𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))))
111	37, 89, 110	3eqtrd 2799	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))) = (𝑃 pCnt ((𝑅 · 𝑈) + (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · 𝑇) · 𝑆))))
112	111, 107	eqeltrd 2860	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))) ∈ ℕ₀)
113		nn0addge1 12659	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ ℝ ∧ (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)))) ∈ ℕ₀) → 𝑀 ≤ (𝑀 + (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))))
114	7, 112, 113	syl2anc 596	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → 𝑀 ≤ (𝑀 + (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))))
115		nnq 13096	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℚ)
116	10, 115	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℚ)
117		qexpclz 14231	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℚ ∧ 𝑃 ≠ 0 ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝑃↑𝑀) ∈ ℚ)
118	116, 12, 5, 117	syl3anc 1398	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑃↑𝑀) ∈ ℚ)
119	118	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → (𝑃↑𝑀) ∈ ℚ)
120	11, 12, 5	expne0d 14302	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑃↑𝑀) ≠ 0)
121	120	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → (𝑃↑𝑀) ≠ 0)
122		znq 13086	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ ℤ ∧ 𝑆 ∈ ℕ) → (𝑅 / 𝑆) ∈ ℚ)
123	27, 30, 122	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑅 / 𝑆) ∈ ℚ)
124		qexpclz 14231	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℚ ∧ 𝑃 ≠ 0 ∧ (𝑁 − 𝑀) ∈ ℤ) → (𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) ∈ ℚ)
125	116, 12, 15, 124	syl3anc 1398	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) ∈ ℚ)
126		znq 13086	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑇 ∈ ℤ ∧ 𝑈 ∈ ℕ) → (𝑇 / 𝑈) ∈ ℚ)
127	18, 21, 126	syl2anc 596	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑇 / 𝑈) ∈ ℚ)
128		qmulcl 13102	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) ∈ ℚ ∧ (𝑇 / 𝑈) ∈ ℚ) → ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)) ∈ ℚ)
129	125, 127, 128	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)) ∈ ℚ)
130		qaddcl 13100	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 / 𝑆) ∈ ℚ ∧ ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈)) ∈ ℚ) → ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))) ∈ ℚ)
131	123, 129, 130	syl2anc 596	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))) ∈ ℚ)
132	131	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))) ∈ ℚ)
133	74, 55	sylbird 263	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) ≠ 0 → ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))) ≠ 0))
134	133	imp 412	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))) ≠ 0)
135		pcqmul 17040	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ ((𝑃↑𝑀) ∈ ℚ ∧ (𝑃↑𝑀) ≠ 0) ∧ (((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))) ∈ ℚ ∧ ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))) ≠ 0)) → (𝑃 pCnt ((𝑃↑𝑀) · ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))) = ((𝑃 pCnt (𝑃↑𝑀)) + (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))))
136	38, 119, 121, 132, 134, 135	syl122anc 1406	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → (𝑃 pCnt ((𝑃↑𝑀) · ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))) = ((𝑃 pCnt (𝑃↑𝑀)) + (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))))
137	73	oveq2d 7440	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑃 pCnt ((𝑃↑𝑀) · ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))) = (𝑃 pCnt (𝐴 + 𝐵)))
138	137	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → (𝑃 pCnt ((𝑃↑𝑀) · ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))) = (𝑃 pCnt (𝐴 + 𝐵)))
139		pcid 17060	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝑃 pCnt (𝑃↑𝑀)) = 𝑀)
140	8, 5, 139	syl2anc 596	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑃 pCnt (𝑃↑𝑀)) = 𝑀)
141	140	oveq1d 7439	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑃 pCnt (𝑃↑𝑀)) + (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))) = (𝑀 + (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))))
142	141	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → ((𝑃 pCnt (𝑃↑𝑀)) + (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))) = (𝑀 + (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))))
143	136, 138, 142	3eqtr3d 2803	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → (𝑃 pCnt (𝐴 + 𝐵)) = (𝑀 + (𝑃 pCnt ((𝑅 / 𝑆) + ((𝑃↑(𝑁 − 𝑀)) · (𝑇 / 𝑈))))))
144	114, 143	breqtrrd 5132	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐴 + 𝐵) ≠ 0) → 𝑀 ≤ (𝑃 pCnt (𝐴 + 𝐵)))
145	6	rexrd 11366	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℝ^*)
146		pnfge 13266	. . . 4 ⊢ (𝑀 ∈ ℝ^* → 𝑀 ≤ +∞)
147	145, 146	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ≤ +∞)
148		pc0 17041	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 pCnt 0) = +∞)
149	8, 148	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑃 pCnt 0) = +∞)
150	147, 149	breqtrrd 5132	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ≤ (𝑃 pCnt 0))
151	2, 144, 150	pm2.61ne 3040	1 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ≤ (𝑃 pCnt (𝐴 + 𝐵)))

Colors of variables: wff setvar class

This proof depends on syntax axioms: ¬ wn 3 → wi 4 ↔ wb 209 ∧ wa 401 = wceq 1569 ∈ wcel 2144 ≠ wne 2955 class class class wbr 5102 ‘cfv 6543 (class class class)co 7424 ℂcc 11205 ℝcr 11206 0cc0 11207 + caddc 11210 · cmul 11212 +∞cpnf 11347 ℝ^*cxr 11349 ≤ cle 11351 − cmin 11548 / cdiv 11980 ℕcn 12342 ℕ₀cn0 12613 ℤcz 12700 ℤ_≥cuz 12972 ℚcq 13082 ↑cexp 14211 ∥ cdvds 16431 ℙcprime 16855 pCnt cpc 17023

This proof depends on axioms: ax-mp 5 ax-1 6 ax-2 7 ax-3 8 ax-gen 1827 ax-4 1841 ax-5 1942 ax-6 1999 ax-7 2040 ax-8 2146 ax-9 2154 ax-10 2177 ax-11 2193 ax-12 2212 ax-ext 2732 ax-sep 5248 ax-nul 5259 ax-pow 5327 ax-pr 5391 ax-un 7755 ax-cnex 11263 ax-resscn 11264 ax-1cn 11265 ax-icn 11266 ax-addcl 11267 ax-addrcl 11268 ax-mulcl 11269 ax-mulrcl 11270 ax-mulcom 11271 ax-addass 11272 ax-mulass 11273 ax-distr 11274 ax-i2m1 11275 ax-1ne0 11276 ax-1rid 11277 ax-rnegex 11278 ax-rrecex 11279 ax-cnre 11280 ax-pre-lttri 11281 ax-pre-lttrn 11282 ax-pre-ltadd 11283 ax-pre-mulgt0 11284 ax-pre-sup 11285

This proof depends on definitions: df-bi 210 df-an 402 df-or 862 df-3or 1104 df-3an 1105 df-tru 1572 df-fal 1582 df-ex 1812 df-nf 1816 df-sb 2099 df-mo 2564 df-eu 2594 df-clab 2739 df-cleq 2752 df-clel 2835 df-nfc 2909 df-ne 2956 df-nel 3062 df-ral 3077 df-rex 3087 df-rmo 3365 df-reu 3366 df-rab 3413 df-v 3452 df-sbc 3739 df-csb 3848 df-ss 3897 df-pss 4013 df-dif 4046 df-in 4090 df-un 4150 df-nul 4278 df-if 4482 df-pw 4558 df-sn 4585 df-pr 4587 df-op 4835 df-uni 4867 df-iun 4952 df-br 5103 df-opab 5167 df-mpt 5186 df-tr 5212 df-id 5546 df-eprel 5551 df-po 5559 df-so 5560 df-fr 5604 df-we 5606 df-xp 5657 df-rel 5658 df-cnv 5659 df-co 5660 df-dm 5661 df-rn 5662 df-res 5663 df-ima 5664 df-pred 6307 df-ord 6368 df-on 6369 df-lim 6370 df-suc 6371 df-iota 6497 df-fun 6545 df-fn 6546 df-f 6547 df-f1 6548 df-fo 6549 df-f1o 6550 df-fv 6551 df-riota 7381 df-ov 7427 df-oprab 7428 df-mpo 7429 df-om 7882 df-1st 8005 df-2nd 8006 df-frecs 8307 df-wrecs 8338 df-recs 8387 df-rdg 8426 df-1o 8484 df-2o 8485 df-er 8725 df-en 8982 df-dom 8983 df-sdom 8984 df-fin 8985 df-sup 9441 df-inf 9442 df-pnf 11352 df-mnf 11353 df-xr 11354 df-ltxr 11355 df-le 11356 df-sub 11550 df-neg 11551 df-div 11981 df-nn 12343 df-2 12412 df-3 12413 df-n0 12614 df-z 12701 df-uz 12973 df-q 13083 df-rp 13128 df-fl 13939 df-mod 14017 df-seq 14152 df-exp 14212 df-cj 15275 df-re 15276 df-im 15277 df-sqrt 15411 df-abs 15412 df-dvds 16432 df-gcd 16674 df-prm 16856 df-pc 17024

This theorem is used by: pcadd 17076

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