MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  prmgaplem3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem prmgaplem3 16754
Description: Lemma for prmgap 16760. (Contributed by AV, 9-Aug-2020.)
Hypothesis
Ref Expression
prmgaplem3.a 𝐴 = {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁}
Assertion
Ref Expression
prmgaplem3 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 𝑦𝑥)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦   𝑁,𝑝
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑝)   𝑁(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem prmgaplem3
Dummy variable 𝑖 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ssrab2 4013 . . . . 5 {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ ℙ
21a1i 11 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ ℙ)
3 prmssnn 16381 . . . . 5 ℙ ⊆ ℕ
4 nnssre 11977 . . . . 5 ℕ ⊆ ℝ
53, 4sstri 3930 . . . 4 ℙ ⊆ ℝ
62, 5sstrdi 3933 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ ℝ)
7 fzofi 13694 . . . 4 (0..^𝑁) ∈ Fin
8 breq1 5077 . . . . . . 7 (𝑝 = 𝑖 → (𝑝 < 𝑁𝑖 < 𝑁))
98elrab 3624 . . . . . 6 (𝑖 ∈ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ↔ (𝑖 ∈ ℙ ∧ 𝑖 < 𝑁))
10 prmnn 16379 . . . . . . . . . 10 (𝑖 ∈ ℙ → 𝑖 ∈ ℕ)
1110nnnn0d 12293 . . . . . . . . 9 (𝑖 ∈ ℙ → 𝑖 ∈ ℕ0)
1211ad2antrl 725 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ (ℤ‘3) ∧ (𝑖 ∈ ℙ ∧ 𝑖 < 𝑁)) → 𝑖 ∈ ℕ0)
13 eluzge3nn 12630 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → 𝑁 ∈ ℕ)
1413adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ (ℤ‘3) ∧ (𝑖 ∈ ℙ ∧ 𝑖 < 𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ)
15 simprr 770 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ (ℤ‘3) ∧ (𝑖 ∈ ℙ ∧ 𝑖 < 𝑁)) → 𝑖 < 𝑁)
16 elfzo0 13428 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (0..^𝑁) ↔ (𝑖 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑖 < 𝑁))
1712, 14, 15, 16syl3anbrc 1342 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ (ℤ‘3) ∧ (𝑖 ∈ ℙ ∧ 𝑖 < 𝑁)) → 𝑖 ∈ (0..^𝑁))
1817ex 413 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → ((𝑖 ∈ ℙ ∧ 𝑖 < 𝑁) → 𝑖 ∈ (0..^𝑁)))
199, 18syl5bi 241 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → (𝑖 ∈ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} → 𝑖 ∈ (0..^𝑁)))
2019ssrdv 3927 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ (0..^𝑁))
21 ssfi 8956 . . . 4 (((0..^𝑁) ∈ Fin ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ (0..^𝑁)) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ∈ Fin)
227, 20, 21sylancr 587 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ∈ Fin)
23 breq1 5077 . . . . 5 (𝑝 = 2 → (𝑝 < 𝑁 ↔ 2 < 𝑁))
24 2prm 16397 . . . . . 6 2 ∈ ℙ
2524a1i 11 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → 2 ∈ ℙ)
26 eluz2 12588 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) ↔ (3 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 3 ≤ 𝑁))
27 df-3 12037 . . . . . . . . . 10 3 = (2 + 1)
2827breq1i 5081 . . . . . . . . 9 (3 ≤ 𝑁 ↔ (2 + 1) ≤ 𝑁)
29 2z 12352 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℤ
30 zltp1le 12370 . . . . . . . . . . 11 ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (2 < 𝑁 ↔ (2 + 1) ≤ 𝑁))
3129, 30mpan 687 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → (2 < 𝑁 ↔ (2 + 1) ≤ 𝑁))
3231biimprd 247 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℤ → ((2 + 1) ≤ 𝑁 → 2 < 𝑁))
3328, 32syl5bi 241 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℤ → (3 ≤ 𝑁 → 2 < 𝑁))
3433imp 407 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 3 ≤ 𝑁) → 2 < 𝑁)
35343adant1 1129 . . . . . 6 ((3 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 3 ≤ 𝑁) → 2 < 𝑁)
3626, 35sylbi 216 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → 2 < 𝑁)
3723, 25, 36elrabd 3626 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → 2 ∈ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁})
3837ne0d 4269 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ≠ ∅)
39 prmgaplem3.a . . . 4 𝐴 = {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁}
40 sseq1 3946 . . . . 5 (𝐴 = {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} → (𝐴 ⊆ ℝ ↔ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ ℝ))
41 eleq1 2826 . . . . 5 (𝐴 = {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} → (𝐴 ∈ Fin ↔ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ∈ Fin))
42 neeq1 3006 . . . . 5 (𝐴 = {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} → (𝐴 ≠ ∅ ↔ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ≠ ∅))
4340, 41, 423anbi123d 1435 . . . 4 (𝐴 = {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} → ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅) ↔ ({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ ℝ ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ∈ Fin ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ≠ ∅)))
4439, 43ax-mp 5 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅) ↔ ({𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ⊆ ℝ ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ∈ Fin ∧ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 < 𝑁} ≠ ∅))
456, 22, 38, 44syl3anbrc 1342 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅))
46 fimaxre 11919 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 𝑦𝑥)
4745, 46syl 17 1 (𝑁 ∈ (ℤ‘3) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 𝑦𝑥)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 396  w3a 1086   = wceq 1539  wcel 2106  wne 2943  wral 3064  wrex 3065  {crab 3068  wss 3887  c0 4256   class class class wbr 5074  cfv 6433  (class class class)co 7275  Fincfn 8733  cr 10870  0cc0 10871  1c1 10872   + caddc 10874   < clt 11009  cle 11010  cn 11973  2c2 12028  3c3 12029  0cn0 12233  cz 12319  cuz 12582  ..^cfzo 13382  cprime 16376
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948  ax-pre-sup 10949
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-rmo 3071  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-1o 8297  df-2o 8298  df-er 8498  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-fin 8737  df-sup 9201  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-div 11633  df-nn 11974  df-2 12036  df-3 12037  df-n0 12234  df-z 12320  df-uz 12583  df-rp 12731  df-fz 13240  df-fzo 13383  df-seq 13722  df-exp 13783  df-cj 14810  df-re 14811  df-im 14812  df-sqrt 14946  df-abs 14947  df-dvds 15964  df-prm 16377
This theorem is referenced by:  prmgaplem5  16756
  Copyright terms: Public domain W3C validator