Theorem vmappw 27473

Description: Value of the von Mangoldt function at a prime power. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Apr-2016.)

Assertion

Ref	Expression
vmappw	⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (Λ‘(𝑃↑𝐾)) = (log‘𝑃))

Proof of Theorem vmappw

Dummy variable 𝑝 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		prmnn 16878	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
2		nnnn0 12640	. . . 4 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ → 𝐾 ∈ ℕ0)
3		nnexpcl 14244	. . . 4 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑃↑𝐾) ∈ ℕ)
4	1, 2, 3	syl2an 608	. . 3 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (𝑃↑𝐾) ∈ ℕ)
5		eqid 2763	. . . 4 ⊢ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)} = {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)}
6	5	vmaval 27470	. . 3 ⊢ ((𝑃↑𝐾) ∈ ℕ → (Λ‘(𝑃↑𝐾)) = if((♯‘{𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)}) = 1, (log‘∪ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)}), 0))
7	4, 6	syl 18	. 2 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (Λ‘(𝑃↑𝐾)) = if((♯‘{𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)}) = 1, (log‘∪ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)}), 0))
8		df-rab 3417	. . . . . 6 ⊢ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)} = {𝑝 ∣ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾))}
9		prmdvdsexpb 16921	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾) ↔ 𝑝 = 𝑃))
10	9	biimpd 232	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾) → 𝑝 = 𝑃))
11	10	3coml 1145	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾) → 𝑝 = 𝑃))
12	11	3expa 1136	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾) → 𝑝 = 𝑃))
13	12	expimpd 459	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)) → 𝑝 = 𝑃))
14		simpl 488	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → 𝑃 ∈ ℙ)
15		prmz 16879	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
16		iddvdsexp 16478	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → 𝑃 ∥ (𝑃↑𝐾))
17	15, 16	sylan 592	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → 𝑃 ∥ (𝑃↑𝐾))
18	14, 17	jca 521	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝑃↑𝐾)))
19		eleq1 2852	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑝 = 𝑃 → (𝑝 ∈ ℙ ↔ 𝑃 ∈ ℙ))
20		breq1 5109	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑝 = 𝑃 → (𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾) ↔ 𝑃 ∥ (𝑃↑𝐾)))
21	19, 20	anbi12d 644	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑝 = 𝑃 → ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)) ↔ (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ∥ (𝑃↑𝐾))))
22	18, 21	syl5ibrcom 250	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (𝑝 = 𝑃 → (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾))))
23	13, 22	impbid 215	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)) ↔ 𝑝 = 𝑃))
24		velsn 4600	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑝 ∈ {𝑃} ↔ 𝑝 = 𝑃)
25	23, 24	bitr4di 292	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → ((𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)) ↔ 𝑝 ∈ {𝑃}))
26	25	eqabcdv 2898	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → {𝑝 ∣ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾))} = {𝑃})
27	8, 26	eqtrid 2810	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)} = {𝑃})
28	27	fveq2d 6912	. . . 4 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (♯‘{𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)}) = (♯‘{𝑃}))
29		hashsng 14540	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (♯‘{𝑃}) = 1)
30	29	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (♯‘{𝑃}) = 1)
31	28, 30	eqtrd 2798	. . 3 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (♯‘{𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)}) = 1)
32	31	iftrued 4493	. 2 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → if((♯‘{𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)}) = 1, (log‘∪ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)}), 0) = (log‘∪ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)}))
33	27	unieqd 4883	. . . 4 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → ∪ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)} = ∪ {𝑃})
34		unisng 4888	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → ∪ {𝑃} = 𝑃)
35	34	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → ∪ {𝑃} = 𝑃)
36	33, 35	eqtrd 2798	. . 3 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → ∪ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)} = 𝑃)
37	36	fveq2d 6912	. 2 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (log‘∪ {𝑝 ∈ ℙ ∣ 𝑝 ∥ (𝑃↑𝐾)}) = (log‘𝑃))
38	7, 32, 37	3eqtrd 2802	1 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (Λ‘(𝑃↑𝐾)) = (log‘𝑃))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  {cab 2741  {crab 3416  ifcif 4485  {csn 4588  ∪ cuni 4870   class class class wbr 5106  ‘cfv 6558  (class class class)co 7443  0cc0 11227  1c1 11228  ℕcn 12362  ℕ₀cn0 12633  ℤcz 12720  ↑cexp 14231  ♯chash 14501   ∥ cdvds 16451  ℙcprime 16875  logclog 26912  Λcvma 27449

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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304  ax-pre-sup 11305

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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8504  df-2o 8505  df-er 8745  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-fin 9005  df-sup 9461  df-inf 9462  df-card 10047  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-div 12001  df-nn 12363  df-2 12432  df-3 12433  df-n0 12634  df-z 12721  df-uz 12993  df-rp 13148  df-fz 13667  df-fl 13959  df-mod 14037  df-seq 14172  df-exp 14232  df-hash 14502  df-cj 15295  df-re 15296  df-im 15297  df-sqrt 15431  df-abs 15432  df-dvds 16452  df-gcd 16694  df-prm 16876  df-vma 27455

This theorem is used by:  vmaprm  27474  vmacl  27475  efvmacl  27477  vmalelog  27562  vmasum  27573  chpval2  27575  rplogsumlem2  27842  rpvmasumlem  27844