MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  prmdvdsexp Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem prmdvdsexp 16683
Description: A prime divides a positive power of an integer iff it divides the integer. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Feb-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 17-Jul-2014.)
Assertion
Ref Expression
prmdvdsexp ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด))

Proof of Theorem prmdvdsexp
Dummy variables ๐‘š ๐‘˜ are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq2 7423 . . . . . . 7 (๐‘š = 1 โ†’ (๐ดโ†‘๐‘š) = (๐ดโ†‘1))
21breq2d 5155 . . . . . 6 (๐‘š = 1 โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘1)))
32bibi1d 342 . . . . 5 (๐‘š = 1 โ†’ ((๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด) โ†” (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘1) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)))
43imbi2d 339 . . . 4 (๐‘š = 1 โ†’ (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)) โ†” ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘1) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด))))
5 oveq2 7423 . . . . . . 7 (๐‘š = ๐‘˜ โ†’ (๐ดโ†‘๐‘š) = (๐ดโ†‘๐‘˜))
65breq2d 5155 . . . . . 6 (๐‘š = ๐‘˜ โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜)))
76bibi1d 342 . . . . 5 (๐‘š = ๐‘˜ โ†’ ((๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด) โ†” (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)))
87imbi2d 339 . . . 4 (๐‘š = ๐‘˜ โ†’ (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)) โ†” ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด))))
9 oveq2 7423 . . . . . . 7 (๐‘š = (๐‘˜ + 1) โ†’ (๐ดโ†‘๐‘š) = (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)))
109breq2d 5155 . . . . . 6 (๐‘š = (๐‘˜ + 1) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1))))
1110bibi1d 342 . . . . 5 (๐‘š = (๐‘˜ + 1) โ†’ ((๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด) โ†” (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)))
1211imbi2d 339 . . . 4 (๐‘š = (๐‘˜ + 1) โ†’ (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)) โ†” ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด))))
13 oveq2 7423 . . . . . . 7 (๐‘š = ๐‘ โ†’ (๐ดโ†‘๐‘š) = (๐ดโ†‘๐‘))
1413breq2d 5155 . . . . . 6 (๐‘š = ๐‘ โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘)))
1514bibi1d 342 . . . . 5 (๐‘š = ๐‘ โ†’ ((๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด) โ†” (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)))
1615imbi2d 339 . . . 4 (๐‘š = ๐‘ โ†’ (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)) โ†” ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด))))
17 zcn 12591 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
1817adantl 480 . . . . . 6 ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
1918exp1d 14135 . . . . 5 ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐ดโ†‘1) = ๐ด)
2019breq2d 5155 . . . 4 ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘1) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด))
21 nnnn0 12507 . . . . . . . . . 10 (๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0)
22 expp1 14063 . . . . . . . . . 10 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)) = ((๐ดโ†‘๐‘˜) ยท ๐ด))
2318, 21, 22syl2an 594 . . . . . . . . 9 (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)) = ((๐ดโ†‘๐‘˜) ยท ๐ด))
2423breq2d 5155 . . . . . . . 8 (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ((๐ดโ†‘๐‘˜) ยท ๐ด)))
25 simpll 765 . . . . . . . . 9 (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„™)
26 simpr 483 . . . . . . . . . 10 ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค)
27 zexpcl 14071 . . . . . . . . . 10 ((๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐ดโ†‘๐‘˜) โˆˆ โ„ค)
2826, 21, 27syl2an 594 . . . . . . . . 9 (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ดโ†‘๐‘˜) โˆˆ โ„ค)
29 simplr 767 . . . . . . . . 9 (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค)
30 euclemma 16681 . . . . . . . . 9 ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง (๐ดโ†‘๐‘˜) โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ ((๐ดโ†‘๐‘˜) ยท ๐ด) โ†” (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โˆจ ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)))
3125, 28, 29, 30syl3anc 1368 . . . . . . . 8 (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ ((๐ดโ†‘๐‘˜) ยท ๐ด) โ†” (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โˆจ ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)))
3224, 31bitrd 278 . . . . . . 7 (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)) โ†” (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โˆจ ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)))
33 orbi1 915 . . . . . . . . 9 ((๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด) โ†’ ((๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โˆจ ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด) โ†” (๐‘ƒ โˆฅ ๐ด โˆจ ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)))
34 oridm 902 . . . . . . . . 9 ((๐‘ƒ โˆฅ ๐ด โˆจ ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)
3533, 34bitrdi 286 . . . . . . . 8 ((๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด) โ†’ ((๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โˆจ ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด))
3635bibi2d 341 . . . . . . 7 ((๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด) โ†’ ((๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)) โ†” (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โˆจ ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)) โ†” (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)))
3732, 36syl5ibcom 244 . . . . . 6 (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)))
3837expcom 412 . . . . 5 (๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ ((๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด))))
3938a2d 29 . . . 4 (๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)) โ†’ ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด))))
404, 8, 12, 16, 20, 39nnind 12258 . . 3 (๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)))
4140impcom 406 . 2 (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด))
42413impa 1107 1 ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โ†” wb 205   โˆง wa 394   โˆจ wo 845   โˆง w3a 1084   = wceq 1533   โˆˆ wcel 2098   class class class wbr 5143  (class class class)co 7415  โ„‚cc 11134  1c1 11137   + caddc 11139   ยท cmul 11141  โ„•cn 12240  โ„•0cn0 12500  โ„คcz 12586  โ†‘cexp 14056   โˆฅ cdvds 16228  โ„™cprime 16639
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-sep 5294  ax-nul 5301  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7737  ax-cnex 11192  ax-resscn 11193  ax-1cn 11194  ax-icn 11195  ax-addcl 11196  ax-addrcl 11197  ax-mulcl 11198  ax-mulrcl 11199  ax-mulcom 11200  ax-addass 11201  ax-mulass 11202  ax-distr 11203  ax-i2m1 11204  ax-1ne0 11205  ax-1rid 11206  ax-rnegex 11207  ax-rrecex 11208  ax-cnre 11209  ax-pre-lttri 11210  ax-pre-lttrn 11211  ax-pre-ltadd 11212  ax-pre-mulgt0 11213  ax-pre-sup 11214
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3770  df-csb 3886  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3957  df-pss 3960  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-op 4631  df-uni 4904  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5227  df-tr 5261  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-riota 7371  df-ov 7418  df-oprab 7419  df-mpo 7420  df-om 7868  df-2nd 7990  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8388  df-rdg 8427  df-1o 8483  df-2o 8484  df-er 8721  df-en 8961  df-dom 8962  df-sdom 8963  df-fin 8964  df-sup 9463  df-inf 9464  df-pnf 11278  df-mnf 11279  df-xr 11280  df-ltxr 11281  df-le 11282  df-sub 11474  df-neg 11475  df-div 11900  df-nn 12241  df-2 12303  df-3 12304  df-n0 12501  df-z 12587  df-uz 12851  df-rp 13005  df-fl 13787  df-mod 13865  df-seq 13997  df-exp 14057  df-cj 15076  df-re 15077  df-im 15078  df-sqrt 15212  df-abs 15213  df-dvds 16229  df-gcd 16467  df-prm 16640
This theorem is referenced by:  prmdvdsexpb  16684  prmdvdssq  16686  rpexp  16691  pythagtriplem4  16785  lgslem4  27249  lgsqr  27300  lgsqrmodndvds  27302  2sqlem3  27369  aks6d1c7  41711  etransclem41  45725  lighneallem4  47012
  Copyright terms: Public domain W3C validator