Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  prmdvdsfmtnof Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem prmdvdsfmtnof 43625
Description: The mapping of a Fermat number to its smallest prime factor is a function. (Contributed by AV, 4-Aug-2021.) (Proof shortened by II, 16-Feb-2023.)
Hypothesis
Ref Expression
prmdvdsfmtnof.1 𝐹 = (𝑓 ∈ ran FermatNo ↦ inf({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓}, ℝ, < ))
Assertion
Ref Expression
prmdvdsfmtnof 𝐹:ran FermatNo⟶ℙ
Distinct variable group:   𝑓,𝑝
Allowed substitution hints:   𝐹(𝑓,𝑝)

Proof of Theorem prmdvdsfmtnof
Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 prmdvdsfmtnof.1 . 2 𝐹 = (𝑓 ∈ ran FermatNo ↦ inf({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓}, ℝ, < ))
2 fmtnorn 43573 . . 3 (𝑓 ∈ ran FermatNo ↔ ∃𝑛 ∈ ℕ0 (FermatNo‘𝑛) = 𝑓)
3 ltso 10709 . . . . . 6 < Or ℝ
43a1i 11 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (FermatNo‘𝑛) = 𝑓) → < Or ℝ)
5 fmtnoge3 43569 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ0 → (FermatNo‘𝑛) ∈ (ℤ‘3))
65adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (FermatNo‘𝑛) = 𝑓) → (FermatNo‘𝑛) ∈ (ℤ‘3))
7 eleq1 2897 . . . . . . . . 9 ((FermatNo‘𝑛) = 𝑓 → ((FermatNo‘𝑛) ∈ (ℤ‘3) ↔ 𝑓 ∈ (ℤ‘3)))
87adantl 482 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (FermatNo‘𝑛) = 𝑓) → ((FermatNo‘𝑛) ∈ (ℤ‘3) ↔ 𝑓 ∈ (ℤ‘3)))
96, 8mpbid 233 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (FermatNo‘𝑛) = 𝑓) → 𝑓 ∈ (ℤ‘3))
10 uzuzle23 12277 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ (ℤ‘3) → 𝑓 ∈ (ℤ‘2))
119, 10syl 17 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (FermatNo‘𝑛) = 𝑓) → 𝑓 ∈ (ℤ‘2))
12 eluz2nn 12272 . . . . . 6 (𝑓 ∈ (ℤ‘2) → 𝑓 ∈ ℕ)
13 prmdvdsfi 25611 . . . . . 6 (𝑓 ∈ ℕ → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓} ∈ Fin)
1411, 12, 133syl 18 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (FermatNo‘𝑛) = 𝑓) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓} ∈ Fin)
15 exprmfct 16036 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ (ℤ‘2) → ∃𝑝 ∈ ℙ 𝑝𝑓)
1611, 15syl 17 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (FermatNo‘𝑛) = 𝑓) → ∃𝑝 ∈ ℙ 𝑝𝑓)
17 rabn0 4336 . . . . . 6 ({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓} ≠ ∅ ↔ ∃𝑝 ∈ ℙ 𝑝𝑓)
1816, 17sylibr 235 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (FermatNo‘𝑛) = 𝑓) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓} ≠ ∅)
19 ssrab2 4053 . . . . . . 7 {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓} ⊆ ℙ
20 prmssnn 16008 . . . . . . . 8 ℙ ⊆ ℕ
21 nnssre 11630 . . . . . . . 8 ℕ ⊆ ℝ
2220, 21sstri 3973 . . . . . . 7 ℙ ⊆ ℝ
2319, 22sstri 3973 . . . . . 6 {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓} ⊆ ℝ
2423a1i 11 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (FermatNo‘𝑛) = 𝑓) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓} ⊆ ℝ)
25 fiinfcl 8953 . . . . . 6 (( < Or ℝ ∧ ({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓} ∈ Fin ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓} ≠ ∅ ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓} ⊆ ℝ)) → inf({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓}, ℝ, < ) ∈ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓})
2619, 25sseldi 3962 . . . . 5 (( < Or ℝ ∧ ({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓} ∈ Fin ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓} ≠ ∅ ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓} ⊆ ℝ)) → inf({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓}, ℝ, < ) ∈ ℙ)
274, 14, 18, 24, 26syl13anc 1364 . . . 4 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (FermatNo‘𝑛) = 𝑓) → inf({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓}, ℝ, < ) ∈ ℙ)
2827rexlimiva 3278 . . 3 (∃𝑛 ∈ ℕ0 (FermatNo‘𝑛) = 𝑓 → inf({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓}, ℝ, < ) ∈ ℙ)
292, 28sylbi 218 . 2 (𝑓 ∈ ran FermatNo → inf({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝𝑓}, ℝ, < ) ∈ ℙ)
301, 29fmpti 6868 1 𝐹:ran FermatNo⟶ℙ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wb 207  wa 396  w3a 1079   = wceq 1528  wcel 2105  wne 3013  wrex 3136  {crab 3139  wss 3933  c0 4288   class class class wbr 5057  cmpt 5137   Or wor 5466  ran crn 5549  wf 6344  cfv 6348  Fincfn 8497  infcinf 8893  cr 10524   < clt 10663  cn 11626  2c2 11680  3c3 11681  0cn0 11885  cuz 12231  cdvds 15595  cprime 16003  FermatNocfmtno 43566
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1787  ax-4 1801  ax-5 1902  ax-6 1961  ax-7 2006  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2151  ax-12 2167  ax-ext 2790  ax-sep 5194  ax-nul 5201  ax-pow 5257  ax-pr 5320  ax-un 7450  ax-cnex 10581  ax-resscn 10582  ax-1cn 10583  ax-icn 10584  ax-addcl 10585  ax-addrcl 10586  ax-mulcl 10587  ax-mulrcl 10588  ax-mulcom 10589  ax-addass 10590  ax-mulass 10591  ax-distr 10592  ax-i2m1 10593  ax-1ne0 10594  ax-1rid 10595  ax-rnegex 10596  ax-rrecex 10597  ax-cnre 10598  ax-pre-lttri 10599  ax-pre-lttrn 10600  ax-pre-ltadd 10601  ax-pre-mulgt0 10602  ax-pre-sup 10603
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 842  df-3or 1080  df-3an 1081  df-tru 1531  df-ex 1772  df-nf 1776  df-sb 2061  df-mo 2615  df-eu 2647  df-clab 2797  df-cleq 2811  df-clel 2890  df-nfc 2960  df-ne 3014  df-nel 3121  df-ral 3140  df-rex 3141  df-reu 3142  df-rmo 3143  df-rab 3144  df-v 3494  df-sbc 3770  df-csb 3881  df-dif 3936  df-un 3938  df-in 3940  df-ss 3949  df-pss 3951  df-nul 4289  df-if 4464  df-pw 4537  df-sn 4558  df-pr 4560  df-tp 4562  df-op 4564  df-uni 4831  df-iun 4912  df-br 5058  df-opab 5120  df-mpt 5138  df-tr 5164  df-id 5453  df-eprel 5458  df-po 5467  df-so 5468  df-fr 5507  df-we 5509  df-xp 5554  df-rel 5555  df-cnv 5556  df-co 5557  df-dm 5558  df-rn 5559  df-res 5560  df-ima 5561  df-pred 6141  df-ord 6187  df-on 6188  df-lim 6189  df-suc 6190  df-iota 6307  df-fun 6350  df-fn 6351  df-f 6352  df-f1 6353  df-fo 6354  df-f1o 6355  df-fv 6356  df-riota 7103  df-ov 7148  df-oprab 7149  df-mpo 7150  df-om 7570  df-1st 7678  df-2nd 7679  df-wrecs 7936  df-recs 7997  df-rdg 8035  df-1o 8091  df-2o 8092  df-er 8278  df-en 8498  df-dom 8499  df-sdom 8500  df-fin 8501  df-sup 8894  df-inf 8895  df-pnf 10665  df-mnf 10666  df-xr 10667  df-ltxr 10668  df-le 10669  df-sub 10860  df-neg 10861  df-div 11286  df-nn 11627  df-2 11688  df-3 11689  df-n0 11886  df-z 11970  df-uz 12232  df-rp 12378  df-fz 12881  df-seq 13358  df-exp 13418  df-cj 14446  df-re 14447  df-im 14448  df-sqrt 14582  df-abs 14583  df-dvds 15596  df-prm 16004  df-fmtno 43567
This theorem is referenced by:  prmdvdsfmtnof1  43626
  Copyright terms: Public domain W3C validator