MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  prmreclem5 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem prmreclem5 17107
Description: Lemma for prmrec 17109. Here we show the inequality 𝑁 / 2 < ♯𝑀 by decomposing the set (1...𝑁) into the disjoint union of the set 𝑀 of those numbers that are not divisible by any "large" primes (above 𝐾) and the indexed union over 𝐾 < 𝑘 of the numbers 𝑊‘𝑘 that divide the prime 𝑘. By prmreclem4 17106 the second of these has size less than 𝑁 times the prime reciprocal series, which is less than 1 / 2 by assumption, we find that the complementary part 𝑀 must be at least 𝑁 / 2 large. (Contributed by Mario Carneiro, 6-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
prmrec.1 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ if(𝑛 ∈ ℙ, (1 / 𝑛), 0))
prmrec.2 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℕ)
prmrec.3 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
prmrec.4 𝑀 = {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ ∀𝑝 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑝 ∥ 𝑛}
prmrec.5 (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
prmrec.6 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐾 + 1))if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) < (1 / 2))
prmrec.7 𝑊 = (𝑝 ∈ ℕ ↦ {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ 𝑛)})
Assertion
Ref Expression
prmreclem5 (𝜑 → (𝑁 / 2) < ((2↑𝐾) · (√‘𝑁)))
Distinct variable groups:   𝑘,𝑛,𝑝,𝐹   𝑘,𝐾,𝑛,𝑝   𝑘,𝑀,𝑛,𝑝   𝜑,𝑘,𝑛,𝑝   𝑘,𝑊   𝑘,𝑁,𝑛,𝑝
Allowed substitution hints:   𝑊(𝑛, 𝑝)

Proof of Theorem prmreclem5
Dummy variables 𝑟 𝑥 𝑞 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 prmrec.3 . . . 4 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
21nnred 12357 . . 3 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ)
32rehalfcld 12600 . 2 (𝜑 → (𝑁 / 2) ∈ ℝ)
4 fzfi 14122 . . . . . 6 (1...𝑁) ∈ Fin
5 prmrec.4 . . . . . . 7 𝑀 = {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ ∀𝑝 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑝 ∥ 𝑛}
65ssrab3 4006 . . . . . 6 𝑀 ⊆ (1...𝑁)
7 ssfi 9195 . . . . . 6 (((1...𝑁) ∈ Fin ∧ 𝑀 ⊆ (1...𝑁)) → 𝑀 ∈ Fin)
84, 6, 7mp2an 705 . . . . 5 𝑀 ∈ Fin
9 hashcl 14507 . . . . 5 (𝑀 ∈ Fin → (♯‘𝑀) ∈ ℕ0)
108, 9ax-mp 5 . . . 4 (♯‘𝑀) ∈ ℕ0
1110nn0rei 12624 . . 3 (♯‘𝑀) ∈ ℝ
1211a1i 11 . 2 (𝜑 → (♯‘𝑀) ∈ ℝ)
13 2nn 12423 . . . . 5 2 ∈ ℕ
14 prmrec.2 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℕ)
1514nnnn0d 12674 . . . . 5 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℕ0)
16 nnexpcl 14224 . . . . 5 ((2 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (2↑𝐾) ∈ ℕ)
1713, 15, 16sylancr 599 . . . 4 (𝜑 → (2↑𝐾) ∈ ℕ)
1817nnred 12357 . . 3 (𝜑 → (2↑𝐾) ∈ ℝ)
191nnrpd 13169 . . . . 5 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ+)
2019rpsqrtcld 15588 . . . 4 (𝜑 → (√‘𝑁) ∈ ℝ+)
2120rpred 13171 . . 3 (𝜑 → (√‘𝑁) ∈ ℝ)
2218, 21remulcld 11346 . 2 (𝜑 → ((2↑𝐾) · (√‘𝑁)) ∈ ℝ)
232recnd 11344 . . . . . 6 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℂ)
24232halvesd 12599 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑁 / 2) + (𝑁 / 2)) = 𝑁)
256a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑀 ⊆ (1...𝑁))
2614peano2nnd 12359 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐾 + 1) ∈ ℕ)
27 elfzuz 13659 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐾 + 1)))
28 eluznn 13052 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐾 + 1) ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐾 + 1))) → 𝑘 ∈ ℕ)
2926, 27, 28syl2an 608 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℕ)
30 eleq1w 2843 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑝 = 𝑘 → (𝑝 ∈ ℙ ↔ 𝑘 ∈ ℙ))
31 breq1 5105 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑝 = 𝑘 → (𝑝 ∥ 𝑛 ↔ 𝑘 ∥ 𝑛))
3230, 31anbi12d 644 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑝 = 𝑘 → ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ 𝑛) ↔ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑛)))
3332rabbidv 3419 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑝 = 𝑘 → {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ 𝑛)} = {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑛)})
34 prmrec.7 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑊 = (𝑝 ∈ ℕ ↦ {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ 𝑛)})
35 ovex 7457 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (1...𝑁) ∈ V
3635rabex 5300 . . . . . . . . . . . . . . 15 {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑛)} ∈ V
3733, 34, 36fvmpt 6998 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑊‘𝑘) = {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑛)})
3837adantl 487 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑊‘𝑘) = {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑛)})
39 ssrab2 4004 . . . . . . . . . . . . 13 {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑛)} ⊆ (1...𝑁)
4038, 39eqsstrdi 3953 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑊‘𝑘) ⊆ (1...𝑁))
4129, 40syldan 603 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → (𝑊‘𝑘) ⊆ (1...𝑁))
4241ralrimiva 3154 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘) ⊆ (1...𝑁))
43 iunss 5002 . . . . . . . . . 10 (∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘) ⊆ (1...𝑁) ↔ ∀𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘) ⊆ (1...𝑁))
4442, 43sylibr 237 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘) ⊆ (1...𝑁))
4525, 44unssd 4189 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) ⊆ (1...𝑁))
46 breq1 5105 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑝 = 𝑞 → (𝑝 ∥ 𝑛 ↔ 𝑞 ∥ 𝑛))
4746notbid 321 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑝 = 𝑞 → (¬ 𝑝 ∥ 𝑛 ↔ ¬ 𝑞 ∥ 𝑛))
4847cbvralvw 3240 . . . . . . . . . . . . . 14 (∀𝑝 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑝 ∥ 𝑛 ↔ ∀𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑞 ∥ 𝑛)
49 breq2 5106 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = 𝑥 → (𝑞 ∥ 𝑛 ↔ 𝑞 ∥ 𝑥))
5049notbid 321 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 𝑥 → (¬ 𝑞 ∥ 𝑛 ↔ ¬ 𝑞 ∥ 𝑥))
5150ralbidv 3185 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 𝑥 → (∀𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑞 ∥ 𝑛 ↔ ∀𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑞 ∥ 𝑥))
5248, 51bitrid 286 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 𝑥 → (∀𝑝 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑝 ∥ 𝑛 ↔ ∀𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑞 ∥ 𝑥))
5352, 5elrab2 3648 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ 𝑀 ↔ (𝑥 ∈ (1...𝑁) ∧ ∀𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑞 ∥ 𝑥))
54 elun1 4179 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ 𝑀 → 𝑥 ∈ (𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)))
5553, 54sylbir 238 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (1...𝑁) ∧ ∀𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑞 ∥ 𝑥) → 𝑥 ∈ (𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)))
5655ex 418 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ (1...𝑁) → (∀𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑞 ∥ 𝑥 → 𝑥 ∈ (𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))))
5756adantl 487 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) → (∀𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑞 ∥ 𝑥 → 𝑥 ∈ (𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))))
58 dfrex2 3089 . . . . . . . . . 10 (∃𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾))𝑞 ∥ 𝑥 ↔ ¬ ∀𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑞 ∥ 𝑥)
5914nnzd 12726 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℤ)
6059peano2zd 12813 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐾 + 1) ∈ ℤ)
6160ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → (𝐾 + 1) ∈ ℤ)
621nnzd 12726 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
6362ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑁 ∈ ℤ)
64 eldifi 4066 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) → 𝑞 ∈ ℙ)
6564ad2antrl 741 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑞 ∈ ℙ)
66 prmz 16859 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑞 ∈ ℙ → 𝑞 ∈ ℤ)
6765, 66syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑞 ∈ ℤ)
68 eldifn 4067 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) → ¬ 𝑞 ∈ (1...𝐾))
6968ad2antrl 741 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → ¬ 𝑞 ∈ (1...𝐾))
70 prmnn 16858 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑞 ∈ ℙ → 𝑞 ∈ ℕ)
7165, 70syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑞 ∈ ℕ)
72 nnuz 13011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ℕ = (ℤ≥‘1)
7371, 72eleqtrdi 2870 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑞 ∈ (ℤ≥‘1))
7459ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝐾 ∈ ℤ)
75 elfz5 13655 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑞 ∈ (ℤ≥‘1) ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (𝑞 ∈ (1...𝐾) ↔ 𝑞 ≤ 𝐾))
7673, 74, 75syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → (𝑞 ∈ (1...𝐾) ↔ 𝑞 ≤ 𝐾))
7769, 76mtbid 327 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → ¬ 𝑞 ≤ 𝐾)
7814nnred 12357 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℝ)
7978ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝐾 ∈ ℝ)
8071nnred 12357 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑞 ∈ ℝ)
8179, 80ltnled 11464 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → (𝐾 < 𝑞 ↔ ¬ 𝑞 ≤ 𝐾))
8277, 81mpbird 260 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝐾 < 𝑞)
83 zltp1le 12753 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℤ) → (𝐾 < 𝑞 ↔ (𝐾 + 1) ≤ 𝑞))
8474, 67, 83syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → (𝐾 < 𝑞 ↔ (𝐾 + 1) ≤ 𝑞))
8582, 84mpbid 235 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → (𝐾 + 1) ≤ 𝑞)
86 elfznn 13694 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 ∈ (1...𝑁) → 𝑥 ∈ ℕ)
8786ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑥 ∈ ℕ)
8887nnred 12357 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑥 ∈ ℝ)
892ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑁 ∈ ℝ)
90 simprr 785 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑞 ∥ 𝑥)
91 dvdsle 16489 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑞 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (𝑞 ∥ 𝑥 → 𝑞 ≤ 𝑥))
9267, 87, 91syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → (𝑞 ∥ 𝑥 → 𝑞 ≤ 𝑥))
9390, 92mpd 16 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑞 ≤ 𝑥)
94 elfzle2 13668 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 ∈ (1...𝑁) → 𝑥 ≤ 𝑁)
9594ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑥 ≤ 𝑁)
9680, 88, 89, 93, 95letrd 11474 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑞 ≤ 𝑁)
9761, 63, 67, 85, 96elfzd 13654 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑞 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁))
9849anbi2d 642 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 𝑥 → ((𝑞 ∈ ℙ ∧ 𝑞 ∥ 𝑛) ↔ (𝑞 ∈ ℙ ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)))
99 simplr 781 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑥 ∈ (1...𝑁))
10065, 90jca 521 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → (𝑞 ∈ ℙ ∧ 𝑞 ∥ 𝑥))
10198, 99, 100elrabd 3646 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑥 ∈ {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑞 ∈ ℙ ∧ 𝑞 ∥ 𝑛)})
102 eleq1w 2843 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑝 = 𝑞 → (𝑝 ∈ ℙ ↔ 𝑞 ∈ ℙ))
103102, 46anbi12d 644 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑝 = 𝑞 → ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ 𝑛) ↔ (𝑞 ∈ ℙ ∧ 𝑞 ∥ 𝑛)))
104103rabbidv 3419 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑝 = 𝑞 → {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ 𝑛)} = {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑞 ∈ ℙ ∧ 𝑞 ∥ 𝑛)})
10535rabex 5300 . . . . . . . . . . . . . . . 16 {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑞 ∈ ℙ ∧ 𝑞 ∥ 𝑛)} ∈ V
106104, 34, 105fvmpt 6998 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑞 ∈ ℕ → (𝑊‘𝑞) = {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑞 ∈ ℙ ∧ 𝑞 ∥ 𝑛)})
10771, 106syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → (𝑊‘𝑞) = {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑞 ∈ ℙ ∧ 𝑞 ∥ 𝑛)})
108101, 107eleqtrrd 2863 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑥 ∈ (𝑊‘𝑞))
109 fveq2 6890 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 𝑞 → (𝑊‘𝑘) = (𝑊‘𝑞))
110109eliuni 4956 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑞 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) ∧ 𝑥 ∈ (𝑊‘𝑞)) → 𝑥 ∈ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))
11197, 108, 110syl2anc 596 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑥 ∈ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))
112 elun2 4180 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘) → 𝑥 ∈ (𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)))
113111, 112syl 18 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) ∧ (𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ∧ 𝑞 ∥ 𝑥)) → 𝑥 ∈ (𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)))
114113rexlimdvaa 3164 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) → (∃𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾))𝑞 ∥ 𝑥 → 𝑥 ∈ (𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))))
11558, 114biimtrrid 246 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) → (¬ ∀𝑞 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑞 ∥ 𝑥 → 𝑥 ∈ (𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))))
11657, 115pm2.61d 181 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (1...𝑁)) → 𝑥 ∈ (𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)))
11745, 116eqelssd 3930 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) = (1...𝑁))
118117fveq2d 6894 . . . . . 6 (𝜑 → (♯‘(𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))) = (♯‘(1...𝑁)))
1191nnnn0d 12674 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
120 hashfz1 14497 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ0 → (♯‘(1...𝑁)) = 𝑁)
121119, 120syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → (♯‘(1...𝑁)) = 𝑁)
122118, 121eqtr2d 2796 . . . . 5 (𝜑 → 𝑁 = (♯‘(𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))))
1238a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → 𝑀 ∈ Fin)
124 ssfi 9195 . . . . . . 7 (((1...𝑁) ∈ Fin ∧ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘) ⊆ (1...𝑁)) → ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘) ∈ Fin)
1254, 44, 124sylancr 599 . . . . . 6 (𝜑 → ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘) ∈ Fin)
126 breq1 5105 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑝 = 𝑘 → (𝑝 ∥ 𝑥 ↔ 𝑘 ∥ 𝑥))
127126notbid 321 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑝 = 𝑘 → (¬ 𝑝 ∥ 𝑥 ↔ ¬ 𝑘 ∥ 𝑥))
128 breq2 5106 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑛 = 𝑥 → (𝑝 ∥ 𝑛 ↔ 𝑝 ∥ 𝑥))
129128notbid 321 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑛 = 𝑥 → (¬ 𝑝 ∥ 𝑛 ↔ ¬ 𝑝 ∥ 𝑥))
130129ralbidv 3185 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑛 = 𝑥 → (∀𝑝 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑝 ∥ 𝑛 ↔ ∀𝑝 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑝 ∥ 𝑥))
131130, 5elrab2 3648 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑥 ∈ 𝑀 ↔ (𝑥 ∈ (1...𝑁) ∧ ∀𝑝 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑝 ∥ 𝑥))
132131simprbi 503 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 ∈ 𝑀 → ∀𝑝 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑝 ∥ 𝑥)
133132ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℙ)) → ∀𝑝 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)) ¬ 𝑝 ∥ 𝑥)
134 simprr 785 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℙ)) → 𝑘 ∈ ℙ)
135 noel 4282 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ¬ 𝑘 ∈ ∅
136 simprl 783 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℙ)) → 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁))
137136biantrud 541 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℙ)) → (𝑘 ∈ (1...𝐾) ↔ (𝑘 ∈ (1...𝐾) ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁))))
138 elin 4092 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑘 ∈ ((1...𝐾) ∩ ((𝐾 + 1)...𝑁)) ↔ (𝑘 ∈ (1...𝐾) ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)))
139137, 138bitr4di 292 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℙ)) → (𝑘 ∈ (1...𝐾) ↔ 𝑘 ∈ ((1...𝐾) ∩ ((𝐾 + 1)...𝑁))))
14078ltp1d 12254 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝜑 → 𝐾 < (𝐾 + 1))
141 fzdisj 13692 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝐾 < (𝐾 + 1) → ((1...𝐾) ∩ ((𝐾 + 1)...𝑁)) = ∅)
142140, 141syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝜑 → ((1...𝐾) ∩ ((𝐾 + 1)...𝑁)) = ∅)
143142ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℙ)) → ((1...𝐾) ∩ ((𝐾 + 1)...𝑁)) = ∅)
144143eleq2d 2846 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℙ)) → (𝑘 ∈ ((1...𝐾) ∩ ((𝐾 + 1)...𝑁)) ↔ 𝑘 ∈ ∅))
145139, 144bitrd 282 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℙ)) → (𝑘 ∈ (1...𝐾) ↔ 𝑘 ∈ ∅))
146135, 145mtbiri 330 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℙ)) → ¬ 𝑘 ∈ (1...𝐾))
147134, 146eldifd 4049 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℙ)) → 𝑘 ∈ (ℙ ∖ (1...𝐾)))
148127, 133, 147rspcdva 3577 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℙ)) → ¬ 𝑘 ∥ 𝑥)
149148expr 462 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → (𝑘 ∈ ℙ → ¬ 𝑘 ∥ 𝑥))
150 imnan 405 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℙ → ¬ 𝑘 ∥ 𝑥) ↔ ¬ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑥))
151149, 150sylib 221 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → ¬ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑥))
15229adantlr 728 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℕ)
153152, 37syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → (𝑊‘𝑘) = {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑛)})
154153eleq2d 2846 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → (𝑥 ∈ (𝑊‘𝑘) ↔ 𝑥 ∈ {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑛)}))
155 breq2 5106 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = 𝑥 → (𝑘 ∥ 𝑛 ↔ 𝑘 ∥ 𝑥))
156155anbi2d 642 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = 𝑥 → ((𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑛) ↔ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑥)))
157156elrab 3644 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑛)} ↔ (𝑥 ∈ (1...𝑁) ∧ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑥)))
158157simprbi 503 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ {𝑛 ∈ (1...𝑁) ∣ (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑛)} → (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑥))
159154, 158biimtrdi 256 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → (𝑥 ∈ (𝑊‘𝑘) → (𝑘 ∈ ℙ ∧ 𝑘 ∥ 𝑥)))
160151, 159mtod 201 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → ¬ 𝑥 ∈ (𝑊‘𝑘))
161160nrexdv 3157 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) → ¬ ∃𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)𝑥 ∈ (𝑊‘𝑘))
162 eliun 4954 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘) ↔ ∃𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)𝑥 ∈ (𝑊‘𝑘))
163161, 162sylnibr 332 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑀) → ¬ 𝑥 ∈ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))
164163ex 418 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝑀 → ¬ 𝑥 ∈ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)))
165 imnan 405 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ 𝑀 → ¬ 𝑥 ∈ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) ↔ ¬ (𝑥 ∈ 𝑀 ∧ 𝑥 ∈ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)))
166164, 165sylib 221 . . . . . . . 8 (𝜑 → ¬ (𝑥 ∈ 𝑀 ∧ 𝑥 ∈ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)))
167 elin 4092 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ (𝑀 ∩ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) ↔ (𝑥 ∈ 𝑀 ∧ 𝑥 ∈ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)))
168166, 167sylnibr 332 . . . . . . 7 (𝜑 → ¬ 𝑥 ∈ (𝑀 ∩ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)))
169168eq0rdv 4364 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑀 ∩ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) = ∅)
170 hashun 14533 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ Fin ∧ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘) ∈ Fin ∧ (𝑀 ∩ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) = ∅) → (♯‘(𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))) = ((♯‘𝑀) + (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))))
171123, 125, 169, 170syl3anc 1398 . . . . 5 (𝜑 → (♯‘(𝑀 ∪ ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))) = ((♯‘𝑀) + (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))))
17224, 122, 1713eqtrd 2799 . . . 4 (𝜑 → ((𝑁 / 2) + (𝑁 / 2)) = ((♯‘𝑀) + (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))))
173 hashcl 14507 . . . . . . 7 (∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘) ∈ Fin → (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) ∈ ℕ0)
174125, 173syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) ∈ ℕ0)
175174nn0red 12675 . . . . 5 (𝜑 → (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) ∈ ℝ)
176 fzfid 14123 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐾 + 1)...𝑁) ∈ Fin)
17726, 28sylan 592 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐾 + 1))) → 𝑘 ∈ ℕ)
178 nnrecre 12387 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ → (1 / 𝑘) ∈ ℝ)
179 0re 11317 . . . . . . . . . . 11 0 ∈ ℝ
180 ifcl 4527 . . . . . . . . . . 11 (((1 / 𝑘) ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) ∈ ℝ)
181178, 179, 180sylancl 598 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ → if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) ∈ ℝ)
182177, 181syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐾 + 1))) → if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) ∈ ℝ)
18327, 182sylan2 605 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) ∈ ℝ)
184176, 183fsumrecl 15909 . . . . . . 7 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) ∈ ℝ)
1852, 184remulcld 11346 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑁 · Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0)) ∈ ℝ)
186 prmrec.1 . . . . . . . 8 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ if(𝑛 ∈ ℙ, (1 / 𝑛), 0))
187 prmrec.5 . . . . . . . 8 (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
188 prmrec.6 . . . . . . . 8 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐾 + 1))if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) < (1 / 2))
189186, 14, 1, 5, 187, 188, 34prmreclem4 17106 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝐾) → (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) ≤ (𝑁 · Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0))))
190 eluz 12986 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ↔ 𝑁 ≤ 𝐾))
19162, 59, 190syl2anc 596 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ↔ 𝑁 ≤ 𝐾))
192 nnleltp1 12761 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (𝑁 ≤ 𝐾 ↔ 𝑁 < (𝐾 + 1)))
1931, 14, 192syl2anc 596 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑁 ≤ 𝐾 ↔ 𝑁 < (𝐾 + 1)))
194 fzn 13680 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑁 < (𝐾 + 1) ↔ ((𝐾 + 1)...𝑁) = ∅))
19560, 62, 194syl2anc 596 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑁 < (𝐾 + 1) ↔ ((𝐾 + 1)...𝑁) = ∅))
196191, 193, 1953bitrd 308 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ↔ ((𝐾 + 1)...𝑁) = ∅))
197 0le0 12451 . . . . . . . . . 10 0 ≤ 0
19823mul01d 11516 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑁 · 0) = 0)
199197, 198breqtrrid 5142 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ≤ (𝑁 · 0))
200 iuneq1 4967 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐾 + 1)...𝑁) = ∅ → ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘) = ∪ 𝑘 ∈ ∅ (𝑊‘𝑘))
201 0iun 5020 . . . . . . . . . . . . 13 ∪ 𝑘 ∈ ∅ (𝑊‘𝑘) = ∅
202200, 201eqtrdi 2811 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐾 + 1)...𝑁) = ∅ → ∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘) = ∅)
203202fveq2d 6894 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 + 1)...𝑁) = ∅ → (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) = (♯‘∅))
204 hash0 14518 . . . . . . . . . . 11 (♯‘∅) = 0
205203, 204eqtrdi 2811 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 + 1)...𝑁) = ∅ → (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) = 0)
206 sumeq1 15865 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐾 + 1)...𝑁) = ∅ → Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) = Σ𝑘 ∈ ∅ if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0))
207 sum0 15896 . . . . . . . . . . . 12 Σ𝑘 ∈ ∅ if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) = 0
208206, 207eqtrdi 2811 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 + 1)...𝑁) = ∅ → Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) = 0)
209208oveq2d 7440 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 + 1)...𝑁) = ∅ → (𝑁 · Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0)) = (𝑁 · 0))
210205, 209breq12d 5115 . . . . . . . . 9 (((𝐾 + 1)...𝑁) = ∅ → ((♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) ≤ (𝑁 · Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0)) ↔ 0 ≤ (𝑁 · 0)))
211199, 210syl5ibrcom 250 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝐾 + 1)...𝑁) = ∅ → (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) ≤ (𝑁 · Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0))))
212196, 211sylbid 243 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) ≤ (𝑁 · Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0))))
213 uztric 12996 . . . . . . . 8 ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝐾) ∨ 𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁)))
21459, 62, 213syl2anc 596 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝐾) ∨ 𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁)))
215189, 212, 214mpjaod 874 . . . . . 6 (𝜑 → (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) ≤ (𝑁 · Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0)))
216 eqid 2760 . . . . . . . . . 10 (ℤ≥‘(𝐾 + 1)) = (ℤ≥‘(𝐾 + 1))
217 eleq1w 2843 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 𝑘 → (𝑛 ∈ ℙ ↔ 𝑘 ∈ ℙ))
218 oveq2 7432 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 𝑘 → (1 / 𝑛) = (1 / 𝑘))
219217, 218ifbieq1d 4506 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑘 → if(𝑛 ∈ ℙ, (1 / 𝑛), 0) = if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0))
220 ovex 7457 . . . . . . . . . . . . 13 (1 / 𝑘) ∈ V
221 c0ex 11307 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ V
222220, 221ifex 4532 . . . . . . . . . . . 12 if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) ∈ V
223219, 186, 222fvmpt 6998 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ → (𝐹‘𝑘) = if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0))
224177, 223syl 18 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐾 + 1))) → (𝐹‘𝑘) = if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0))
225181recnd 11344 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ℕ → if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) ∈ ℂ)
226223, 225eqeltrd 2860 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
227226adantl 487 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
22872, 26, 227iserex 15833 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (seq1( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ ↔ seq(𝐾 + 1)( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ ))
229187, 228mpbid 235 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → seq(𝐾 + 1)( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
230216, 60, 224, 182, 229isumrecl 15940 . . . . . . . . 9 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐾 + 1))if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) ∈ ℝ)
231 halfre 12566 . . . . . . . . . 10 (1 / 2) ∈ ℝ
232231a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (1 / 2) ∈ ℝ)
233 fzssuz 13706 . . . . . . . . . . 11 ((𝐾 + 1)...𝑁) ⊆ (ℤ≥‘(𝐾 + 1))
234233a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐾 + 1)...𝑁) ⊆ (ℤ≥‘(𝐾 + 1)))
235 nnrp 13139 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℝ+)
236235rpreccld 13181 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ → (1 / 𝑘) ∈ ℝ+)
237236rpge0d 13175 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ → 0 ≤ (1 / 𝑘))
238 breq2 5106 . . . . . . . . . . . . 13 ((1 / 𝑘) = if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) → (0 ≤ (1 / 𝑘) ↔ 0 ≤ if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0)))
239 breq2 5106 . . . . . . . . . . . . 13 (0 = if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) → (0 ≤ 0 ↔ 0 ≤ if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0)))
240238, 239ifboth 4521 . . . . . . . . . . . 12 ((0 ≤ (1 / 𝑘) ∧ 0 ≤ 0) → 0 ≤ if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0))
241237, 197, 240sylancl 598 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ → 0 ≤ if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0))
242177, 241syl 18 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐾 + 1))) → 0 ≤ if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0))
243216, 60, 176, 234, 224, 182, 242, 229isumless 16023 . . . . . . . . 9 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) ≤ Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐾 + 1))if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0))
244184, 230, 232, 243, 188lelttrd 11475 . . . . . . . 8 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) < (1 / 2))
2451nngt0d 12394 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 < 𝑁)
246 ltmul2 12175 . . . . . . . . 9 ((Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) ∈ ℝ ∧ (1 / 2) ∈ ℝ ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → (Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) < (1 / 2) ↔ (𝑁 · Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0)) < (𝑁 · (1 / 2))))
247184, 232, 2, 245, 246syl112anc 1401 . . . . . . . 8 (𝜑 → (Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0) < (1 / 2) ↔ (𝑁 · Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0)) < (𝑁 · (1 / 2))))
248244, 247mpbid 235 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁 · Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0)) < (𝑁 · (1 / 2)))
249 2cn 12425 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
250 2ne0 12456 . . . . . . . . 9 2 ≠ 0
251 divrec 11997 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) → (𝑁 / 2) = (𝑁 · (1 / 2)))
252249, 250, 251mp3an23 1482 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℂ → (𝑁 / 2) = (𝑁 · (1 / 2)))
25323, 252syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁 / 2) = (𝑁 · (1 / 2)))
254248, 253breqtrrd 5132 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑁 · Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, (1 / 𝑘), 0)) < (𝑁 / 2))
255175, 185, 3, 215, 254lelttrd 11475 . . . . 5 (𝜑 → (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘)) < (𝑁 / 2))
256175, 3, 12, 255ltadd2dd 11476 . . . 4 (𝜑 → ((♯‘𝑀) + (♯‘∪ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(𝑊‘𝑘))) < ((♯‘𝑀) + (𝑁 / 2)))
257172, 256eqbrtrd 5126 . . 3 (𝜑 → ((𝑁 / 2) + (𝑁 / 2)) < ((♯‘𝑀) + (𝑁 / 2)))
2583, 12, 3ltadd1d 11916 . . 3 (𝜑 → ((𝑁 / 2) < (♯‘𝑀) ↔ ((𝑁 / 2) + (𝑁 / 2)) < ((♯‘𝑀) + (𝑁 / 2))))
259257, 258mpbird 260 . 2 (𝜑 → (𝑁 / 2) < (♯‘𝑀))
260 oveq1 7431 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑟 → (𝑘↑2) = (𝑟↑2))
261260breq1d 5112 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑟 → ((𝑘↑2) ∥ 𝑥 ↔ (𝑟↑2) ∥ 𝑥))
262261cbvrabv 3422 . . . . . 6 {𝑘 ∈ ℕ ∣ (𝑘↑2) ∥ 𝑥} = {𝑟 ∈ ℕ ∣ (𝑟↑2) ∥ 𝑥}
263 breq2 5106 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑛 → ((𝑟↑2) ∥ 𝑥 ↔ (𝑟↑2) ∥ 𝑛))
264263rabbidv 3419 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑛 → {𝑟 ∈ ℕ ∣ (𝑟↑2) ∥ 𝑥} = {𝑟 ∈ ℕ ∣ (𝑟↑2) ∥ 𝑛})
265262, 264eqtrid 2807 . . . . 5 (𝑥 = 𝑛 → {𝑘 ∈ ℕ ∣ (𝑘↑2) ∥ 𝑥} = {𝑟 ∈ ℕ ∣ (𝑟↑2) ∥ 𝑛})
266265supeq1d 9445 . . . 4 (𝑥 = 𝑛 → sup({𝑘 ∈ ℕ ∣ (𝑘↑2) ∥ 𝑥}, ℝ, < ) = sup({𝑟 ∈ ℕ ∣ (𝑟↑2) ∥ 𝑛}, ℝ, < ))
267266cbvmptv 5208 . . 3 (𝑥 ∈ ℕ ↦ sup({𝑘 ∈ ℕ ∣ (𝑘↑2) ∥ 𝑥}, ℝ, < )) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ sup({𝑟 ∈ ℕ ∣ (𝑟↑2) ∥ 𝑛}, ℝ, < ))
268186, 14, 1, 5, 267prmreclem3 17105 . 2 (𝜑 → (♯‘𝑀) ≤ ((2↑𝐾) · (√‘𝑁)))
2693, 12, 22, 259, 268ltletrd 11477 1 (𝜑 → (𝑁 / 2) < ((2↑𝐾) · (√‘𝑁)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  {crab 3412   ⊆ wss 3896   ∖ cdif 4044   ∩ cin 4088   ∪ cun 4148  ∅c0 4277  ifcif 4481  ∪ ciun 4950   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185  dom cdm 5651  ‘cfv 6543  (class class class)co 7424  Fincfn 8980  supcsup 9439  ℂcc 11205  ℝcr 11206  0cc0 11207  1c1 11208   + caddc 11210   · cmul 11212   < clt 11350   ≤ cle 11351   / cdiv 11980  ℕcn 12342  2c2 12404  ℕ0cn0 12613  ℤcz 12700  ℤ≥cuz 12972  ...cfz 13646  seqcseq 14151  ↑cexp 14211  ♯chash 14481  √csqrt 15409   ⇝ cli 15660  Σcsu 15862   ∥ cdvds 16431  ℙcprime 16855
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7755  ax-inf2 9649  ax-cnex 11263  ax-resscn 11264  ax-1cn 11265  ax-icn 11266  ax-addcl 11267  ax-addrcl 11268  ax-mulcl 11269  ax-mulrcl 11270  ax-mulcom 11271  ax-addass 11272  ax-mulass 11273  ax-distr 11274  ax-i2m1 11275  ax-1ne0 11276  ax-1rid 11277  ax-rnegex 11278  ax-rrecex 11279  ax-cnre 11280  ax-pre-lttri 11281  ax-pre-lttrn 11282  ax-pre-ltadd 11283  ax-pre-mulgt0 11284  ax-pre-sup 11285
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-ss 3897  df-pss 4013  df-dif 4046  df-in 4090  df-un 4150  df-nul 4278  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  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 6307  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6497  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7381  df-ov 7427  df-oprab 7428  df-mpo 7429  df-om 7882  df-1st 8005  df-2nd 8006  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8386  df-rdg 8425  df-1o 8483  df-2o 8484  df-oadd 8487  df-er 8724  df-map 8856  df-pm 8857  df-en 8981  df-dom 8982  df-sdom 8983  df-fin 8984  df-sup 9441  df-inf 9442  df-oi 9511  df-dju 9989  df-card 10027  df-pnf 11352  df-mnf 11353  df-xr 11354  df-ltxr 11355  df-le 11356  df-sub 11550  df-neg 11551  df-div 11981  df-nn 12343  df-2 12412  df-3 12413  df-n0 12614  df-xnn0 12687  df-z 12701  df-uz 12973  df-q 13083  df-rp 13128  df-fz 13647  df-fzo 13796  df-fl 13939  df-mod 14017  df-seq 14152  df-exp 14212  df-hash 14482  df-cj 15275  df-re 15276  df-im 15277  df-sqrt 15411  df-abs 15412  df-clim 15664  df-rlim 15665  df-sum 15863  df-dvds 16432  df-gcd 16674  df-prm 16856  df-pc 17024
This theorem is used by:  prmreclem6  17108
  Copyright terms: Public domain W3C validator