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

Theorem prmirred 21780
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
StepHypRef Expression
1 prmirred.i . . 3 𝐼 = (Irred‘ℤring)
2 zringbas 21759 . . 3 ℤ = (Base‘ℤring)
31, 2irredcl 20654 . 2 (𝐴 ∈ 𝐼 → 𝐴 ∈ ℤ)
4 elnn0 12608 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℕ0 ↔ (𝐴 ∈ ℕ ∨ 𝐴 = 0))
5 zringring 21755 . . . . . . . . . . 11 ℤring ∈ Ring
6 zring0 21764 . . . . . . . . . . . 12 0 = (0g‘ℤring)
71, 6irredn0 20653 . . . . . . . . . . 11 ((ℤring ∈ Ring ∧ 𝐴 ∈ 𝐼) → 𝐴 ≠ 0)
85, 7mpan 703 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ 𝐼 → 𝐴 ≠ 0)
98necon2bi 2986 . . . . . . . . 9 (𝐴 = 0 → ¬ 𝐴 ∈ 𝐼)
109pm2.21d 122 . . . . . . . 8 (𝐴 = 0 → (𝐴 ∈ 𝐼 → 𝐴 ∈ ℕ))
1110jao1i 872 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℕ ∨ 𝐴 = 0) → (𝐴 ∈ 𝐼 → 𝐴 ∈ ℕ))
124, 11sylbi 220 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ 𝐼 → 𝐴 ∈ ℕ))
13 prmnn 16849 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℙ → 𝐴 ∈ ℕ)
1413a1i 11 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ ℙ → 𝐴 ∈ ℕ))
151prmirredlem 21778 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℕ → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ 𝐴 ∈ ℙ))
1615a1i 11 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ ℕ → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ 𝐴 ∈ ℙ)))
1712, 14, 16pm5.21ndd 382 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ 𝐴 ∈ ℙ))
18 nn0re 12615 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℕ0 → 𝐴 ∈ ℝ)
19 nn0ge0 12631 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℕ0 → 0 ≤ 𝐴)
2018, 19absidd 15590 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℕ0 → (abs‘𝐴) = 𝐴)
2120eleq1d 2846 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℕ0 → ((abs‘𝐴) ∈ ℙ ↔ 𝐴 ∈ ℙ))
2217, 21bitr4d 285 . . . 4 (𝐴 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ (abs‘𝐴) ∈ ℙ))
2322adantl 487 . . 3 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℕ0) → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ (abs‘𝐴) ∈ ℙ))
241prmirredlem 21778 . . . . . 6 (-𝐴 ∈ ℕ → (-𝐴 ∈ 𝐼 ↔ -𝐴 ∈ ℙ))
2524adantl 487 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → (-𝐴 ∈ 𝐼 ↔ -𝐴 ∈ ℙ))
26 eqid 2761 . . . . . . . . 9 (invg‘ℤring) = (invg‘ℤring)
271, 26, 2irrednegb 20661 . . . . . . . 8 ((ℤring ∈ Ring ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ ((invg‘ℤring)‘𝐴) ∈ 𝐼))
285, 27mpan 703 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ ((invg‘ℤring)‘𝐴) ∈ 𝐼))
29 zsubrg 21726 . . . . . . . . . . 11 ℤ ∈ (SubRing‘ℂfld)
30 subrgsubg 20829 . . . . . . . . . . 11 (ℤ ∈ (SubRing‘ℂfld) → ℤ ∈ (SubGrp‘ℂfld))
3129, 30ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 ℤ ∈ (SubGrp‘ℂfld)
32 df-zring 21753 . . . . . . . . . . 11 ℤring = (ℂfld ↾s ℤ)
33 eqid 2761 . . . . . . . . . . 11 (invg‘ℂfld) = (invg‘ℂfld)
3432, 33, 26subginv 19343 . . . . . . . . . 10 ((ℤ ∈ (SubGrp‘ℂfld) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((invg‘ℂfld)‘𝐴) = ((invg‘ℤring)‘𝐴))
3531, 34mpan 703 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ℤ → ((invg‘ℂfld)‘𝐴) = ((invg‘ℤring)‘𝐴))
36 zcn 12698 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℂ)
37 cnfldneg 21704 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ ℂ → ((invg‘ℂfld)‘𝐴) = -𝐴)
3836, 37syl 18 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ℤ → ((invg‘ℂfld)‘𝐴) = -𝐴)
3935, 38eqtr3d 2798 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℤ → ((invg‘ℤring)‘𝐴) = -𝐴)
4039eleq1d 2846 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℤ → (((invg‘ℤring)‘𝐴) ∈ 𝐼 ↔ -𝐴 ∈ 𝐼))
4128, 40bitrd 282 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ -𝐴 ∈ 𝐼))
4241adantr 486 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ -𝐴 ∈ 𝐼))
43 zre 12697 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℝ)
4443adantr 486 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ)
45 nnnn0 12613 . . . . . . . . . 10 (-𝐴 ∈ ℕ → -𝐴 ∈ ℕ0)
4645nn0ge0d 12670 . . . . . . . . 9 (-𝐴 ∈ ℕ → 0 ≤ -𝐴)
4746adantl 487 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → 0 ≤ -𝐴)
4844le0neg1d 11887 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → (𝐴 ≤ 0 ↔ 0 ≤ -𝐴))
4947, 48mpbird 260 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → 𝐴 ≤ 0)
5044, 49absnidd 15581 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → (abs‘𝐴) = -𝐴)
5150eleq1d 2846 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → ((abs‘𝐴) ∈ ℙ ↔ -𝐴 ∈ ℙ))
5225, 42, 513bitr4d 314 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ -𝐴 ∈ ℕ) → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ (abs‘𝐴) ∈ ℙ))
5352adantrl 729 . . 3 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ∈ ℝ ∧ -𝐴 ∈ ℕ)) → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ (abs‘𝐴) ∈ ℙ))
54 elznn0nn 12707 . . . 4 (𝐴 ∈ ℤ ↔ (𝐴 ∈ ℕ0 ∨ (𝐴 ∈ ℝ ∧ -𝐴 ∈ ℕ)))
5554biimpi 219 . . 3 (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴 ∈ ℕ0 ∨ (𝐴 ∈ ℝ ∧ -𝐴 ∈ ℕ)))
5623, 53, 55mpjaodan 973 . 2 (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ (abs‘𝐴) ∈ ℙ))
573, 56biadanii 834 1 (𝐴 ∈ 𝐼 ↔ (𝐴 ∈ ℤ ∧ (abs‘𝐴) ∈ ℙ))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2956   class class class wbr 5103  ‘cfv 6538  ℂcc 11198  ℝcr 11199  0cc0 11200   ≤ cle 11344  -cneg 11542  ℕcn 12335  ℕ0cn0 12606  ℤcz 12693  abscabs 15401  ℙcprime 16846  invgcminusg 19145  SubGrpcsubg 19330  Ringcrg 20459  Irredcir 20586  SubRingcsubrg 20821  ℂfldccnfld 21678  ℤringczring 21752
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279  ax-mulf 11280
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-tpos 8243  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-sup 9434  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-rp 13121  df-fz 13640  df-seq 14145  df-exp 14205  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-dvds 16423  df-prm 16847  df-gz 17108  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-0g 17612  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-grp 19147  df-minusg 19148  df-subg 19333  df-cmn 19996  df-abl 19997  df-mgp 20361  df-rng 20375  df-ur 20408  df-ring 20461  df-cring 20462  df-oppr 20567  df-dvdsr 20587  df-unit 20588  df-irred 20589  df-invr 20618  df-dvr 20631  df-subrng 20798  df-subrg 20822  df-drng 20982  df-cnfld 21679  df-zring 21753
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator