Proof of Theorem prmdvdsbc
Step | Hyp | Ref
| Expression |
1 | | eqid 2738 |
. . 3
⊢
((!‘𝑃) /
((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁))) = ((!‘𝑃) / ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁))) |
2 | | simpl 482 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∈ ℙ) |
3 | | prmnn 16307 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈
ℕ) |
4 | 3 | nnzd 12354 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈
ℤ) |
5 | | 1nn0 12179 |
. . . . . . . . 9
⊢ 1 ∈
ℕ0 |
6 | | eluzmn 12518 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 1 ∈
ℕ0) → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘(𝑃 − 1))) |
7 | 4, 5, 6 | sylancl 585 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈
(ℤ≥‘(𝑃 − 1))) |
8 | | fzss2 13225 |
. . . . . . . 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 13281 |
. . . . . . 7
⊢
(1...𝑃) ⊆
(0...𝑃) |
11 | 9, 10 | sstrdi 3929 |
. . . . . 6
⊢ (𝑃 ∈ ℙ →
(1...(𝑃 − 1)) ⊆
(0...𝑃)) |
12 | 11 | sselda 3917 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑁 ∈ (0...𝑃)) |
13 | | bcval2 13947 |
. . . . 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 12223 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈
ℕ0) |
16 | 15 | adantr 480 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∈
ℕ0) |
17 | | elfzelz 13185 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → 𝑁 ∈ ℤ) |
18 | 17 | adantl 481 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑁 ∈ ℤ) |
19 | | bccl 13964 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℕ0
∧ 𝑁 ∈ ℤ)
→ (𝑃C𝑁) ∈
ℕ0) |
20 | 16, 18, 19 | syl2anc 583 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (𝑃C𝑁) ∈
ℕ0) |
21 | 20 | nn0zd 12353 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (𝑃C𝑁) ∈ ℤ) |
22 | 14, 21 | eqeltrrd 2840 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((!‘𝑃) / ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁))) ∈ ℤ) |
23 | | elfznn 13214 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → 𝑁 ∈ ℕ) |
24 | 23 | adantl 481 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑁 ∈ ℕ) |
25 | 24 | nnnn0d 12223 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑁 ∈
ℕ0) |
26 | | 1zzd 12281 |
. . . . . . . 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 13256 |
. . . . . . . . . 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 1142 |
. . . . . . . 8
⊢ (((1
∈ ℤ ∧ 𝑃
∈ ℤ) ∧ 𝑁
∈ (1...(𝑃 − 1)))
→ 𝑁 < 𝑃) |
32 | 26, 27, 28, 31 | syl21anc 834 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑁 < 𝑃) |
33 | | ltsubnn0 12214 |
. . . . . . . 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 834 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (𝑃 − 𝑁) ∈
ℕ0) |
36 | 35 | faccld 13926 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘(𝑃 − 𝑁)) ∈ ℕ) |
37 | 36 | nnzd 12354 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘(𝑃 − 𝑁)) ∈ ℤ) |
38 | 25 | faccld 13926 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘𝑁) ∈
ℕ) |
39 | 38 | nnzd 12354 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘𝑁) ∈
ℤ) |
40 | 37, 39 | zmulcld 12361 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁)) ∈ ℤ) |
41 | 37 | zcnd 12356 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘(𝑃 − 𝑁)) ∈ ℂ) |
42 | 39 | zcnd 12356 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘𝑁) ∈
ℂ) |
43 | | facne0 13928 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 − 𝑁) ∈ ℕ0 →
(!‘(𝑃 − 𝑁)) ≠ 0) |
44 | 35, 43 | syl 17 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (!‘(𝑃 − 𝑁)) ≠ 0) |
45 | | facne0 13928 |
. . . . 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 11557 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁)) ≠ 0) |
48 | | uzid 12526 |
. . . . . 6
⊢ (𝑃 ∈ ℤ → 𝑃 ∈
(ℤ≥‘𝑃)) |
49 | 4, 48 | syl 17 |
. . . . 5
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈
(ℤ≥‘𝑃)) |
50 | | dvdsfac 15963 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑃 ∈
(ℤ≥‘𝑃)) → 𝑃 ∥ (!‘𝑃)) |
51 | 3, 49, 50 | syl2anc 583 |
. . . 4
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∥ (!‘𝑃)) |
52 | 51 | adantr 480 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∥ (!‘𝑃)) |
53 | 16 | nn0red 12224 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∈ ℝ) |
54 | 24 | nnrpd 12699 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑁 ∈
ℝ+) |
55 | 53, 54 | ltsubrpd 12733 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (𝑃 − 𝑁) < 𝑃) |
56 | | prmndvdsfaclt 16358 |
. . . . . 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 834 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ¬ 𝑃 ∥ (!‘(𝑃 − 𝑁))) |
59 | | prmndvdsfaclt 16358 |
. . . . . 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 834 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ¬ 𝑃 ∥ (!‘𝑁)) |
62 | | ioran 980 |
. . . . . 6
⊢ (¬
(𝑃 ∥ (!‘(𝑃 − 𝑁)) ∨ 𝑃 ∥ (!‘𝑁)) ↔ (¬ 𝑃 ∥ (!‘(𝑃 − 𝑁)) ∧ ¬ 𝑃 ∥ (!‘𝑁))) |
63 | | euclemma 16346 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧
(!‘(𝑃 − 𝑁)) ∈ ℤ ∧
(!‘𝑁) ∈ ℤ)
→ (𝑃 ∥
((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁)) ↔ (𝑃 ∥ (!‘(𝑃 − 𝑁)) ∨ 𝑃 ∥ (!‘𝑁)))) |
64 | 63 | biimpd 228 |
. . . . . . 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 | syl5bir 242 |
. . . . 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 1376 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ¬ 𝑃 ∥ ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁))) |
69 | 1, 2, 22, 40, 47, 52, 68 | dvdszzq 31031 |
. 2
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∥ ((!‘𝑃) / ((!‘(𝑃 − 𝑁)) · (!‘𝑁)))) |
70 | 69, 14 | breqtrrd 5098 |
1
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∥ (𝑃C𝑁)) |