Theorem prmirred 21245

Description: The irreducible elements of ℤ are exactly the prime numbers (and their negatives). (Contributed by Mario Carneiro, 5-Dec-2014.) (Revised by AV, 10-Jun-2019.)

Hypothesis

Ref	Expression
prmirred.i	⊢ 𝐼 = (Irred‘ℤring)

Assertion

Ref	Expression
prmirred	⊢ (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ (𝐴 ∈ ℤ ∧ (abs‘𝐴) ∈ ℙ))

Proof of Theorem prmirred

Step	Hyp	Ref	Expression
1		prmirred.i	. . 3 ⊢ 𝐼 = (Irred‘ℤring)
2		zringbas 21224	. . 3 ⊢ ℤ = (Base‘ℤring)
3	1, 2	irredcl 20315	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ 𝐼 → 𝐴 ∈ ℤ)
4		elnn0 12478	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ0 ↔ (𝐴 ∈ ℕ ∨ 𝐴 = 0))
5		zringring 21220	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℤring ∈ Ring
6		zring0 21229	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 0 = (0g‘ℤring)
7	1, 6	irredn0 20314	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((ℤring ∈ Ring ∧ 𝐴 ∈ 𝐼) → 𝐴 ≠ 0)
8	5, 7	mpan 688	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ∈ 𝐼 → 𝐴 ≠ 0)
9	8	necon2bi 2971	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 = 0 → ¬ 𝐴 ∈ 𝐼)
10	9	pm2.21d 121	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 = 0 → (𝐴 ∈ 𝐼 → 𝐴 ∈ ℕ))
11	10	jao1i 856	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∨ 𝐴 = 0) → (𝐴 ∈ 𝐼 → 𝐴 ∈ ℕ))
12	4, 11	sylbi 216	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ 𝐼 → 𝐴 ∈ ℕ))
13		prmnn 16615	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℙ → 𝐴 ∈ ℕ)
14	13	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ ℙ → 𝐴 ∈ ℕ))
15	1	prmirredlem 21243	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ 𝐴 ∈ ℙ))
16	15	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ ℕ → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ 𝐴 ∈ ℙ)))
17	12, 14, 16	pm5.21ndd 380	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ 𝐴 ∈ ℙ))
18		nn0re 12485	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ0 → 𝐴 ∈ ℝ)
19		nn0ge0 12501	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ0 → 0 ≤ 𝐴)
20	18, 19	absidd 15373	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ0 → (abs‘𝐴) = 𝐴)
21	20	eleq1d 2818	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ0 → ((abs‘𝐴) ∈ ℙ ↔ 𝐴 ∈ ℙ))
22	17, 21	bitr4d 281	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ (abs‘𝐴) ∈ ℙ))
23	22	adantl 482	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℕ0) → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ (abs‘𝐴) ∈ ℙ))
24	1	prmirredlem 21243	. . . . . 6 ⊢ (-𝐴 ∈ ℕ → (-𝐴 ∈ 𝐼 ↔ -𝐴 ∈ ℙ))
25	24	adantl 482	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → (-𝐴 ∈ 𝐼 ↔ -𝐴 ∈ ℙ))
26		eqid 2732	. . . . . . . . 9 ⊢ (invg‘ℤring) = (invg‘ℤring)
27	1, 26, 2	irrednegb 20322	. . . . . . . 8 ⊢ ((ℤring ∈ Ring ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ ((invg‘ℤring)‘𝐴) ∈ 𝐼))
28	5, 27	mpan 688	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ ((invg‘ℤring)‘𝐴) ∈ 𝐼))
29		zsubrg 21198	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℤ ∈ (SubRing‘ℂfld)
30		subrgsubg 20467	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (ℤ ∈ (SubRing‘ℂfld) → ℤ ∈ (SubGrp‘ℂfld))
31	29, 30	ax-mp 5	. . . . . . . . . 10 ⊢ ℤ ∈ (SubGrp‘ℂfld)
32		df-zring 21218	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℤring = (ℂfld ↾s ℤ)
33		eqid 2732	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (invg‘ℂfld) = (invg‘ℂfld)
34	32, 33, 26	subginv 19049	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((ℤ ∈ (SubGrp‘ℂfld) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((invg‘ℂfld)‘𝐴) = ((invg‘ℤring)‘𝐴))
35	31, 34	mpan 688	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → ((invg‘ℂfld)‘𝐴) = ((invg‘ℤring)‘𝐴))
36		zcn 12567	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℂ)
37		cnfldneg 21171	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((invg‘ℂfld)‘𝐴) = -𝐴)
38	36, 37	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → ((invg‘ℂfld)‘𝐴) = -𝐴)
39	35, 38	eqtr3d 2774	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → ((invg‘ℤring)‘𝐴) = -𝐴)
40	39	eleq1d 2818	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → (((invg‘ℤring)‘𝐴) ∈ 𝐼 ↔ -𝐴 ∈ 𝐼))
41	28, 40	bitrd 278	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ -𝐴 ∈ 𝐼))
42	41	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ -𝐴 ∈ 𝐼))
43		zre 12566	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℝ)
44	43	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ)
45		nnnn0 12483	. . . . . . . . . 10 ⊢ (-𝐴 ∈ ℕ → -𝐴 ∈ ℕ0)
46	45	nn0ge0d 12539	. . . . . . . . 9 ⊢ (-𝐴 ∈ ℕ → 0 ≤ -𝐴)
47	46	adantl 482	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → 0 ≤ -𝐴)
48	44	le0neg1d 11789	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → (𝐴 ≤ 0 ↔ 0 ≤ -𝐴))
49	47, 48	mpbird 256	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → 𝐴 ≤ 0)
50	44, 49	absnidd 15364	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → (abs‘𝐴) = -𝐴)
51	50	eleq1d 2818	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → ((abs‘𝐴) ∈ ℙ ↔ -𝐴 ∈ ℙ))
52	25, 42, 51	3bitr4d 310	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ (abs‘𝐴) ∈ ℙ))
53	52	adantrl 714	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℝ ∧ -𝐴 ∈ ℕ)) → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ (abs‘𝐴) ∈ ℙ))
54		elznn0nn 12576	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ ↔ (𝐴 ∈ ℕ0 ∨ (𝐴 ∈ ℝ ∧ -𝐴 ∈ ℕ)))
55	54	biimpi 215	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴 ∈ ℕ0 ∨ (𝐴 ∈ ℝ ∧ -𝐴 ∈ ℕ)))
56	23, 53, 55	mpjaodan 957	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ (abs‘𝐴) ∈ ℙ))
57	3, 56	biadanii 820	1 ⊢ (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ (𝐴 ∈ ℤ ∧ (abs‘𝐴) ∈ ℙ))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∨ wo 845   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2940   class class class wbr 5148  ‘cfv 6543  ℂcc 11110  ℝcr 11111  0cc0 11112   ≤ cle 11253  -cneg 11449  ℕcn 12216  ℕ₀cn0 12476  ℤcz 12562  abscabs 15185  ℙcprime 16612  inv_gcminusg 18856  SubGrpcsubg 19036  Ringcrg 20127  Irredcir 20247  SubRingcsubrg 20457  ℂ_fldccnfld 21144  ℤ_ringczring 21217

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  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 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7727  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190  ax-addf 11191  ax-mulf 11192

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-uni 4909  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-tpos 8213  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-1o 8468  df-2o 8469  df-er 8705  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-sup 9439  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-4 12281  df-5 12282  df-6 12283  df-7 12284  df-8 12285  df-9 12286  df-n0 12477  df-z 12563  df-dec 12682  df-uz 12827  df-rp 12979  df-fz 13489  df-seq 13971  df-exp 14032  df-cj 15050  df-re 15051  df-im 15052  df-sqrt 15186  df-abs 15187  df-dvds 16202  df-prm 16613  df-gz 16867  df-struct 17084  df-sets 17101  df-slot 17119  df-ndx 17131  df-base 17149  df-ress 17178  df-plusg 17214  df-mulr 17215  df-starv 17216  df-tset 17220  df-ple 17221  df-ds 17223  df-unif 17224  df-0g 17391  df-mgm 18565  df-sgrp 18644  df-mnd 18660  df-grp 18858  df-minusg 18859  df-subg 19039  df-cmn 19691  df-abl 19692  df-mgp 20029  df-rng 20047  df-ur 20076  df-ring 20129  df-cring 20130  df-oppr 20225  df-dvdsr 20248  df-unit 20249  df-irred 20250  df-invr 20279  df-dvr 20292  df-subrng 20434  df-subrg 20459  df-drng 20502  df-cnfld 21145  df-zring 21218

This theorem is referenced by: (None)