Theorem prmunb 16953

Description: The primes are unbounded. (Contributed by Paul Chapman, 28-Nov-2012.)

Assertion

Ref	Expression
prmunb	⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ∃𝑝 ∈ ℙ 𝑁 < 𝑝)

Distinct variable group:   𝑁,𝑝

Proof of Theorem prmunb

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nnnn0 12535	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
2		faccl 14323	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → (!‘𝑁) ∈ ℕ)
3		elnnuz 12923	. . . . 5 ⊢ ((!‘𝑁) ∈ ℕ ↔ (!‘𝑁) ∈ (ℤ≥‘1))
4		eluzp1p1 12907	. . . . . 6 ⊢ ((!‘𝑁) ∈ (ℤ≥‘1) → ((!‘𝑁) + 1) ∈ (ℤ≥‘(1 + 1)))
5		df-2 12330	. . . . . . 7 ⊢ 2 = (1 + 1)
6	5	fveq2i 6908	. . . . . 6 ⊢ (ℤ≥‘2) = (ℤ≥‘(1 + 1))
7	4, 6	eleqtrrdi 2851	. . . . 5 ⊢ ((!‘𝑁) ∈ (ℤ≥‘1) → ((!‘𝑁) + 1) ∈ (ℤ≥‘2))
8	3, 7	sylbi 217	. . . 4 ⊢ ((!‘𝑁) ∈ ℕ → ((!‘𝑁) + 1) ∈ (ℤ≥‘2))
9		exprmfct 16742	. . . 4 ⊢ (((!‘𝑁) + 1) ∈ (ℤ≥‘2) → ∃𝑝 ∈ ℙ 𝑝 ∥ ((!‘𝑁) + 1))
10	2, 8, 9	3syl 18	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → ∃𝑝 ∈ ℙ 𝑝 ∥ ((!‘𝑁) + 1))
11		prmz 16713	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℤ)
12		nn0z 12640	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 𝑁 ∈ ℤ)
13		eluz 12893	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝) ↔ 𝑝 ≤ 𝑁))
14	11, 12, 13	syl2an 596	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝) ↔ 𝑝 ≤ 𝑁))
15		prmuz2 16734	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ (ℤ≥‘2))
16		eluz2b2 12964	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑝 ∈ (ℤ≥‘2) ↔ (𝑝 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑝))
17	15, 16	sylib 218	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑝 ∈ ℙ → (𝑝 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑝))
18	17	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝)) → (𝑝 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑝))
19	18	simpld 494	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝)) → 𝑝 ∈ ℕ)
20	19	nnnn0d 12589	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝)) → 𝑝 ∈ ℕ0)
21		eluznn0 12960	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑝 ∈ ℕ0 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝)) → 𝑁 ∈ ℕ0)
22	20, 21	sylancom 588	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝)) → 𝑁 ∈ ℕ0)
23		nnz 12636	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((!‘𝑁) ∈ ℕ → (!‘𝑁) ∈ ℤ)
24	22, 2, 23	3syl 18	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝)) → (!‘𝑁) ∈ ℤ)
25	18	simprd 495	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝)) → 1 < 𝑝)
26		dvdsfac 16364	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑝 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝)) → 𝑝 ∥ (!‘𝑁))
27	19, 26	sylancom 588	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝)) → 𝑝 ∥ (!‘𝑁))
28		ndvdsp1 16449	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((!‘𝑁) ∈ ℤ ∧ 𝑝 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑝) → (𝑝 ∥ (!‘𝑁) → ¬ 𝑝 ∥ ((!‘𝑁) + 1)))
29	28	imp 406	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((!‘𝑁) ∈ ℤ ∧ 𝑝 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑝) ∧ 𝑝 ∥ (!‘𝑁)) → ¬ 𝑝 ∥ ((!‘𝑁) + 1))
30	24, 19, 25, 27, 29	syl31anc 1374	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝)) → ¬ 𝑝 ∥ ((!‘𝑁) + 1))
31	30	ex 412	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑝 ∈ ℙ → (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝) → ¬ 𝑝 ∥ ((!‘𝑁) + 1)))
32	31	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑝) → ¬ 𝑝 ∥ ((!‘𝑁) + 1)))
33	14, 32	sylbird 260	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑝 ≤ 𝑁 → ¬ 𝑝 ∥ ((!‘𝑁) + 1)))
34	33	con2d 134	. . . . . 6 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑝 ∥ ((!‘𝑁) + 1) → ¬ 𝑝 ≤ 𝑁))
35	34	ancoms 458	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝 ∥ ((!‘𝑁) + 1) → ¬ 𝑝 ≤ 𝑁))
36		nn0re 12537	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 𝑁 ∈ ℝ)
37	11	zred 12724	. . . . . 6 ⊢ (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℝ)
38		ltnle 11341	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝑝 ∈ ℝ) → (𝑁 < 𝑝 ↔ ¬ 𝑝 ≤ 𝑁))
39	36, 37, 38	syl2an 596	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → (𝑁 < 𝑝 ↔ ¬ 𝑝 ≤ 𝑁))
40	35, 39	sylibrd 259	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝 ∥ ((!‘𝑁) + 1) → 𝑁 < 𝑝))
41	40	reximdva 3167	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → (∃𝑝 ∈ ℙ 𝑝 ∥ ((!‘𝑁) + 1) → ∃𝑝 ∈ ℙ 𝑁 < 𝑝))
42	10, 41	mpd 15	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → ∃𝑝 ∈ ℙ 𝑁 < 𝑝)
43	1, 42	syl 17	1 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ∃𝑝 ∈ ℙ 𝑁 < 𝑝)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   ∈ wcel 2107  ∃wrex 3069   class class class wbr 5142  ‘cfv 6560  (class class class)co 7432  ℝcr 11155  1c1 11157   + caddc 11159   < clt 11296   ≤ cle 11297  ℕcn 12267  2c2 12322  ℕ₀cn0 12528  ℤcz 12615  ℤ_≥cuz 12879  !cfa 14313   ∥ cdvds 16291  ℙcprime 16709

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2707  ax-sep 5295  ax-nul 5305  ax-pow 5364  ax-pr 5431  ax-un 7756  ax-cnex 11212  ax-resscn 11213  ax-1cn 11214  ax-icn 11215  ax-addcl 11216  ax-addrcl 11217  ax-mulcl 11218  ax-mulrcl 11219  ax-mulcom 11220  ax-addass 11221  ax-mulass 11222  ax-distr 11223  ax-i2m1 11224  ax-1ne0 11225  ax-1rid 11226  ax-rnegex 11227  ax-rrecex 11228  ax-cnre 11229  ax-pre-lttri 11230  ax-pre-lttrn 11231  ax-pre-ltadd 11232  ax-pre-mulgt0 11233  ax-pre-sup 11234

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2815  df-nfc 2891  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3379  df-reu 3380  df-rab 3436  df-v 3481  df-sbc 3788  df-csb 3899  df-dif 3953  df-un 3955  df-in 3957  df-ss 3967  df-pss 3970  df-nul 4333  df-if 4525  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4907  df-iun 4992  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5577  df-eprel 5583  df-po 5591  df-so 5592  df-fr 5636  df-we 5638  df-xp 5690  df-rel 5691  df-cnv 5692  df-co 5693  df-dm 5694  df-rn 5695  df-res 5696  df-ima 5697  df-pred 6320  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6513  df-fun 6562  df-fn 6563  df-f 6564  df-f1 6565  df-fo 6566  df-f1o 6567  df-fv 6568  df-riota 7389  df-ov 7435  df-oprab 7436  df-mpo 7437  df-om 7889  df-1st 8015  df-2nd 8016  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8412  df-rdg 8451  df-1o 8507  df-2o 8508  df-er 8746  df-en 8987  df-dom 8988  df-sdom 8989  df-fin 8990  df-sup 9483  df-inf 9484  df-pnf 11298  df-mnf 11299  df-xr 11300  df-ltxr 11301  df-le 11302  df-sub 11495  df-neg 11496  df-div 11922  df-nn 12268  df-2 12330  df-3 12331  df-n0 12529  df-z 12616  df-uz 12880  df-rp 13036  df-fz 13549  df-seq 14044  df-exp 14104  df-fac 14314  df-cj 15139  df-re 15140  df-im 15141  df-sqrt 15275  df-abs 15276  df-dvds 16292  df-prm 16710

This theorem is referenced by:  prminf  16954  prmgaplem6  17095  nn0prpw  36325  prmunb2  44335  etransclem48  46302