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

Theorem prmdvdsexp 16652
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 7417 . . . . . . 7 (๐‘š = 1 โ†’ (๐ดโ†‘๐‘š) = (๐ดโ†‘1))
21breq2d 5161 . . . . . 6 (๐‘š = 1 โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘1)))
32bibi1d 344 . . . . 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 341 . . . 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 7417 . . . . . . 7 (๐‘š = ๐‘˜ โ†’ (๐ดโ†‘๐‘š) = (๐ดโ†‘๐‘˜))
65breq2d 5161 . . . . . 6 (๐‘š = ๐‘˜ โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘˜)))
76bibi1d 344 . . . . 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 341 . . . 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 7417 . . . . . . 7 (๐‘š = (๐‘˜ + 1) โ†’ (๐ดโ†‘๐‘š) = (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)))
109breq2d 5161 . . . . . 6 (๐‘š = (๐‘˜ + 1) โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1))))
1110bibi1d 344 . . . . 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 341 . . . 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 7417 . . . . . . 7 (๐‘š = ๐‘ โ†’ (๐ดโ†‘๐‘š) = (๐ดโ†‘๐‘))
1413breq2d 5161 . . . . . 6 (๐‘š = ๐‘ โ†’ (๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘š) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ (๐ดโ†‘๐‘)))
1514bibi1d 344 . . . . 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 341 . . . 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 12563 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
1817adantl 483 . . . . . 6 ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
1918exp1d 14106 . . . . 5 ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐ดโ†‘1) = ๐ด)
2019breq2d 5161 . . . 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 12479 . . . . . . . . . 10 (๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0)
22 expp1 14034 . . . . . . . . . 10 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐ดโ†‘(๐‘˜ + 1)) = ((๐ดโ†‘๐‘˜) ยท ๐ด))
2318, 21, 22syl2an 597 . . . . . . . . 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 5161 . . . . . . . 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 766 . . . . . . . . 9 (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„™)
26 simpr 486 . . . . . . . . . 10 ((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค)
27 zexpcl 14042 . . . . . . . . . 10 ((๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐ดโ†‘๐‘˜) โˆˆ โ„ค)
2826, 21, 27syl2an 597 . . . . . . . . 9 (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ดโ†‘๐‘˜) โˆˆ โ„ค)
29 simplr 768 . . . . . . . . 9 (((๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค)
30 euclemma 16650 . . . . . . . . 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 1372 . . . . . . . 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 279 . . . . . . 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 917 . . . . . . . . 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 904 . . . . . . . . 9 ((๐‘ƒ โˆฅ ๐ด โˆจ ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ๐ด)
3533, 34bitrdi 287 . . . . . . . 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 343 . . . . . . 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 415 . . . . 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 12230 . . 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 409 . 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 1111 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 397   โˆจ wo 846   โˆง w3a 1088   = wceq 1542   โˆˆ wcel 2107   class class class wbr 5149  (class class class)co 7409  โ„‚cc 11108  1c1 11111   + caddc 11113   ยท cmul 11115  โ„•cn 12212  โ„•0cn0 12472  โ„คcz 12558  โ†‘cexp 14027   โˆฅ cdvds 16197  โ„™cprime 16608
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187  ax-pre-sup 11188
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-om 7856  df-2nd 7976  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-1o 8466  df-2o 8467  df-er 8703  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-sup 9437  df-inf 9438  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-div 11872  df-nn 12213  df-2 12275  df-3 12276  df-n0 12473  df-z 12559  df-uz 12823  df-rp 12975  df-fl 13757  df-mod 13835  df-seq 13967  df-exp 14028  df-cj 15046  df-re 15047  df-im 15048  df-sqrt 15182  df-abs 15183  df-dvds 16198  df-gcd 16436  df-prm 16609
This theorem is referenced by:  prmdvdsexpb  16653  prmdvdssq  16655  rpexp  16659  pythagtriplem4  16752  lgslem4  26803  lgsqr  26854  lgsqrmodndvds  26856  2sqlem3  26923  etransclem41  44991  lighneallem4  46278
  Copyright terms: Public domain W3C validator