Proof of Theorem prmdvdsbc
| Step | Hyp | Ref
| Expression |
| 1 | | eqid 2736 |
. . 3
⊢
((!‘𝑃) /
((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁))) = ((!‘𝑃) / ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁))) |
| 2 | | simpl 482 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∈ ℙ) |
| 3 | | prmnn 16698 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈
ℕ) |
| 4 | 3 | nnzd 12620 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈
ℤ) |
| 5 | | 1nn0 12522 |
. . . . . . . . 9
⊢ 1 ∈
ℕ0 |
| 6 | | eluzmn 12864 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 1 ∈
ℕ0) → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘(𝑃 − 1))) |
| 7 | 4, 5, 6 | sylancl 586 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈
(ℤ≥‘(𝑃 − 1))) |
| 8 | | fzss2 13586 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑃 ∈
(ℤ≥‘(𝑃 − 1)) → (1...(𝑃 − 1)) ⊆ (1...𝑃)) |
| 9 | 7, 8 | syl 17 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑃 ∈ ℙ →
(1...(𝑃 − 1)) ⊆
(1...𝑃)) |
| 10 | | fz1ssfz0 13645 |
. . . . . . 7
⊢
(1...𝑃) ⊆
(0...𝑃) |
| 11 | 9, 10 | sstrdi 3976 |
. . . . . 6
⊢ (𝑃 ∈ ℙ →
(1...(𝑃 − 1)) ⊆
(0...𝑃)) |
| 12 | 11 | sselda 3963 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑁 ∈ (0...𝑃)) |
| 13 | | bcval2 14328 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ (0...𝑃) → (𝑃C𝑁) = ((!‘𝑃) / ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁)))) |
| 14 | 12, 13 | syl 17 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (𝑃C𝑁) = ((!‘𝑃) / ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁)))) |
| 15 | 3 | nnnn0d 12567 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈
ℕ0) |
| 16 | 15 | adantr 480 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∈
ℕ0) |
| 17 | | elfzelz 13546 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → 𝑁 ∈ ℤ) |
| 18 | 17 | adantl 481 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑁 ∈ ℤ) |
| 19 | | bccl 14345 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℕ0
∧ 𝑁 ∈ ℤ)
→ (𝑃C𝑁) ∈
ℕ0) |
| 20 | 16, 18, 19 | syl2anc 584 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (𝑃C𝑁) ∈
ℕ0) |
| 21 | 20 | nn0zd 12619 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (𝑃C𝑁) ∈ ℤ) |
| 22 | 14, 21 | eqeltrrd 2836 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((!‘𝑃) / ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁))) ∈ ℤ) |
| 23 | | elfznn 13575 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → 𝑁 ∈ ℕ) |
| 24 | 23 | adantl 481 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑁 ∈ ℕ) |
| 25 | 24 | nnnn0d 12567 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑁 ∈
ℕ0) |
| 26 | | 1zzd 12628 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 1 ∈
ℤ) |
| 27 | 4 | adantr 480 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∈ ℤ) |
| 28 | | simpr 484 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) |
| 29 | | elfzm11 13617 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((1
∈ ℤ ∧ 𝑃
∈ ℤ) → (𝑁
∈ (1...(𝑃 − 1))
↔ (𝑁 ∈ ℤ
∧ 1 ≤ 𝑁 ∧ 𝑁 < 𝑃))) |
| 30 | 29 | biimpa 476 |
. . . . . . . . 9
⊢ (((1
∈ ℤ ∧ 𝑃
∈ ℤ) ∧ 𝑁
∈ (1...(𝑃 − 1)))
→ (𝑁 ∈ ℤ
∧ 1 ≤ 𝑁 ∧ 𝑁 < 𝑃)) |
| 31 | 30 | simp3d 1144 |
. . . . . . . 8
⊢ (((1
∈ ℤ ∧ 𝑃
∈ ℤ) ∧ 𝑁
∈ (1...(𝑃 − 1)))
→ 𝑁 < 𝑃) |
| 32 | 26, 27, 28, 31 | syl21anc 837 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑁 < 𝑃) |
| 33 | | ltsubnn0 12557 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℕ0
∧ 𝑁 ∈
ℕ0) → (𝑁 < 𝑃 → (𝑃 − 𝑁) ∈
ℕ0)) |
| 34 | 33 | imp 406 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝑃 ∈ ℕ0
∧ 𝑁 ∈
ℕ0) ∧ 𝑁 < 𝑃) → (𝑃 − 𝑁) ∈
ℕ0) |
| 35 | 16, 25, 32, 34 | syl21anc 837 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (𝑃 − 𝑁) ∈
ℕ0) |
| 36 | 35 | faccld 14307 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘(𝑃 − 𝑁)) ∈ ℕ) |
| 37 | 36 | nnzd 12620 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘(𝑃 − 𝑁)) ∈ ℤ) |
| 38 | 25 | faccld 14307 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘𝑁) ∈
ℕ) |
| 39 | 38 | nnzd 12620 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘𝑁) ∈
ℤ) |
| 40 | 37, 39 | zmulcld 12708 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁)) ∈ ℤ) |
| 41 | 37 | zcnd 12703 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘(𝑃 − 𝑁)) ∈ ℂ) |
| 42 | 39 | zcnd 12703 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘𝑁) ∈
ℂ) |
| 43 | | facne0 14309 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 − 𝑁) ∈ ℕ0 →
(!‘(𝑃 − 𝑁)) ≠ 0) |
| 44 | 35, 43 | syl 17 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘(𝑃 − 𝑁)) ≠ 0) |
| 45 | | facne0 14309 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ0
→ (!‘𝑁) ≠
0) |
| 46 | 25, 45 | syl 17 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘𝑁) ≠ 0) |
| 47 | 41, 42, 44, 46 | mulne0d 11894 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁)) ≠ 0) |
| 48 | | uzid 12872 |
. . . . . 6
⊢ (𝑃 ∈ ℤ → 𝑃 ∈
(ℤ≥‘𝑃)) |
| 49 | 4, 48 | syl 17 |
. . . . 5
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈
(ℤ≥‘𝑃)) |
| 50 | | dvdsfac 16350 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑃 ∈
(ℤ≥‘𝑃)) → 𝑃 ∥ (!‘𝑃)) |
| 51 | 3, 49, 50 | syl2anc 584 |
. . . 4
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∥ (!‘𝑃)) |
| 52 | 51 | adantr 480 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∥ (!‘𝑃)) |
| 53 | 16 | nn0red 12568 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∈ ℝ) |
| 54 | 24 | nnrpd 13054 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑁 ∈
ℝ+) |
| 55 | 53, 54 | ltsubrpd 13088 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (𝑃 − 𝑁) < 𝑃) |
| 56 | | prmndvdsfaclt 16749 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑃 − 𝑁) ∈ ℕ0) → ((𝑃 − 𝑁) < 𝑃 → ¬ 𝑃 ∥ (!‘(𝑃 − 𝑁)))) |
| 57 | 56 | imp 406 |
. . . . 5
⊢ (((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑃 − 𝑁) ∈ ℕ0) ∧ (𝑃 − 𝑁) < 𝑃) → ¬ 𝑃 ∥ (!‘(𝑃 − 𝑁))) |
| 58 | 2, 35, 55, 57 | syl21anc 837 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ¬ 𝑃 ∥ (!‘(𝑃 − 𝑁))) |
| 59 | | prmndvdsfaclt 16749 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0)
→ (𝑁 < 𝑃 → ¬ 𝑃 ∥ (!‘𝑁))) |
| 60 | 59 | imp 406 |
. . . . 5
⊢ (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0)
∧ 𝑁 < 𝑃) → ¬ 𝑃 ∥ (!‘𝑁)) |
| 61 | 2, 25, 32, 60 | syl21anc 837 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ¬ 𝑃 ∥ (!‘𝑁)) |
| 62 | | ioran 985 |
. . . . . 6
⊢ (¬
(𝑃 ∥ (!‘(𝑃 − 𝑁)) ∨ 𝑃 ∥ (!‘𝑁)) ↔ (¬ 𝑃 ∥ (!‘(𝑃 − 𝑁)) ∧ ¬ 𝑃 ∥ (!‘𝑁))) |
| 63 | | euclemma 16737 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧
(!‘(𝑃 − 𝑁)) ∈ ℤ ∧
(!‘𝑁) ∈ ℤ)
→ (𝑃 ∥
((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁)) ↔ (𝑃 ∥ (!‘(𝑃 − 𝑁)) ∨ 𝑃 ∥ (!‘𝑁)))) |
| 64 | 63 | biimpd 229 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧
(!‘(𝑃 − 𝑁)) ∈ ℤ ∧
(!‘𝑁) ∈ ℤ)
→ (𝑃 ∥
((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁)) → (𝑃 ∥ (!‘(𝑃 − 𝑁)) ∨ 𝑃 ∥ (!‘𝑁)))) |
| 65 | 64 | con3d 152 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧
(!‘(𝑃 − 𝑁)) ∈ ℤ ∧
(!‘𝑁) ∈ ℤ)
→ (¬ (𝑃 ∥
(!‘(𝑃 − 𝑁)) ∨ 𝑃 ∥ (!‘𝑁)) → ¬ 𝑃 ∥ ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁)))) |
| 66 | 62, 65 | biimtrrid 243 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧
(!‘(𝑃 − 𝑁)) ∈ ℤ ∧
(!‘𝑁) ∈ ℤ)
→ ((¬ 𝑃 ∥
(!‘(𝑃 − 𝑁)) ∧ ¬ 𝑃 ∥ (!‘𝑁)) → ¬ 𝑃 ∥ ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁)))) |
| 67 | 66 | imp 406 |
. . . 4
⊢ (((𝑃 ∈ ℙ ∧
(!‘(𝑃 − 𝑁)) ∈ ℤ ∧
(!‘𝑁) ∈ ℤ)
∧ (¬ 𝑃 ∥
(!‘(𝑃 − 𝑁)) ∧ ¬ 𝑃 ∥ (!‘𝑁))) → ¬ 𝑃 ∥ ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁))) |
| 68 | 2, 37, 39, 58, 61, 67 | syl32anc 1380 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ¬ 𝑃 ∥ ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁))) |
| 69 | 1, 2, 22, 40, 47, 52, 68 | dvdszzq 16745 |
. 2
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∥ ((!‘𝑃) / ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁)))) |
| 70 | 69, 14 | breqtrrd 5152 |
1
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∥ (𝑃C𝑁)) |