Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lighneallem2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lighneallem2 40852
Description: Lemma 2 for lighneal 40857. (Contributed by AV, 13-Aug-2021.)
Assertion
Ref Expression
lighneallem2 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑁 ∧ ((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀)) → 𝑀 = 1)

Proof of Theorem lighneallem2
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 evennn2n 15018 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (2 ∥ 𝑁 ↔ ∃𝑘 ∈ ℕ (2 · 𝑘) = 𝑁))
213ad2ant3 1082 . . 3 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (2 ∥ 𝑁 ↔ ∃𝑘 ∈ ℕ (2 · 𝑘) = 𝑁))
3 oveq2 6623 . . . . . . . . . 10 (𝑁 = (2 · 𝑘) → (2↑𝑁) = (2↑(2 · 𝑘)))
43eqcoms 2629 . . . . . . . . 9 ((2 · 𝑘) = 𝑁 → (2↑𝑁) = (2↑(2 · 𝑘)))
5 2cnd 11053 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ)
6 nncn 10988 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℂ)
75, 6mulcomd 10021 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ → (2 · 𝑘) = (𝑘 · 2))
87oveq2d 6631 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ → (2↑(2 · 𝑘)) = (2↑(𝑘 · 2)))
9 2nn0 11269 . . . . . . . . . . . . 13 2 ∈ ℕ0
109a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ → 2 ∈ ℕ0)
11 nnnn0 11259 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
125, 10, 11expmuld 12967 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ → (2↑(𝑘 · 2)) = ((2↑𝑘)↑2))
138, 12eqtrd 2655 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ → (2↑(2 · 𝑘)) = ((2↑𝑘)↑2))
1413adantl 482 . . . . . . . . 9 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (2↑(2 · 𝑘)) = ((2↑𝑘)↑2))
154, 14sylan9eqr 2677 . . . . . . . 8 ((((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ (2 · 𝑘) = 𝑁) → (2↑𝑁) = ((2↑𝑘)↑2))
1615oveq1d 6630 . . . . . . 7 ((((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ (2 · 𝑘) = 𝑁) → ((2↑𝑁) − 1) = (((2↑𝑘)↑2) − 1))
1716eqeq1d 2623 . . . . . 6 ((((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ (2 · 𝑘) = 𝑁) → (((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀) ↔ (((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀)))
18 elnn1uz2 11725 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℕ ↔ (𝑘 = 1 ∨ 𝑘 ∈ (ℤ‘2)))
19 oveq2 6623 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑘 = 1 → (2↑𝑘) = (2↑1))
20 2cn 11051 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2 ∈ ℂ
21 exp1 12822 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (2 ∈ ℂ → (2↑1) = 2)
2220, 21ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (2↑1) = 2
2319, 22syl6eq 2671 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 = 1 → (2↑𝑘) = 2)
2423oveq1d 6630 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 = 1 → ((2↑𝑘)↑2) = (2↑2))
2524oveq1d 6630 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 = 1 → (((2↑𝑘)↑2) − 1) = ((2↑2) − 1))
26 sq2 12916 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (2↑2) = 4
2726oveq1i 6625 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((2↑2) − 1) = (4 − 1)
28 4m1e3 11098 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (4 − 1) = 3
2927, 28eqtri 2643 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((2↑2) − 1) = 3
3025, 29syl6eq 2671 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 1 → (((2↑𝑘)↑2) − 1) = 3)
3130eqeq1d 2623 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 1 → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) ↔ 3 = (𝑃𝑀)))
3231adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 = 1 ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) ↔ 3 = (𝑃𝑀)))
33 eqcom 2628 . . . . . . . . . . . . . . 15 (3 = (𝑃𝑀) ↔ (𝑃𝑀) = 3)
34 eldifi 3716 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ ℙ)
35 prmnn 15331 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
36 nnre 10987 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℝ)
3734, 35, 363syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ ℝ)
38373ad2ant1 1080 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑃 ∈ ℝ)
39 nnnn0 11259 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℕ0)
40393ad2ant2 1081 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℕ0)
4138, 40reexpcld 12981 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑃𝑀) ∈ ℝ)
4241adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑃𝑀) = 3) → (𝑃𝑀) ∈ ℝ)
43 simpr 477 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑃𝑀) = 3) → (𝑃𝑀) = 3)
4442, 43eqled 10100 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑃𝑀) = 3) → (𝑃𝑀) ≤ 3)
4544ex 450 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑃𝑀) = 3 → (𝑃𝑀) ≤ 3))
4633, 45syl5bi 232 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (3 = (𝑃𝑀) → (𝑃𝑀) ≤ 3))
4735nnred 10995 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℝ)
48 prmgt1 15352 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ ℙ → 1 < 𝑃)
4947, 48jca 554 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃))
5034, 49syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃))
51503ad2ant1 1080 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃))
52 nnz 11359 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℤ)
53523ad2ant2 1081 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℤ)
54 3rp 11798 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3 ∈ ℝ+
5554a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 3 ∈ ℝ+)
56 efexple 24940 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℝ+) → ((𝑃𝑀) ≤ 3 ↔ 𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃)))))
5751, 53, 55, 56syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑃𝑀) ≤ 3 ↔ 𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃)))))
58 oddprmge3 15355 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ (ℤ‘3))
59 eluzle 11660 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ (ℤ‘3) → 3 ≤ 𝑃)
6058, 59syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 3 ≤ 𝑃)
6154a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 3 ∈ ℝ+)
62 nnrp 11802 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℝ+)
6334, 35, 623syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ ℝ+)
6461, 63logled 24311 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (3 ≤ 𝑃 ↔ (log‘3) ≤ (log‘𝑃)))
6560, 64mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (log‘3) ≤ (log‘𝑃))
66653ad2ant1 1080 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (log‘3) ≤ (log‘𝑃))
67 relogcl 24260 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (3 ∈ ℝ+ → (log‘3) ∈ ℝ)
6854, 67ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (log‘3) ∈ ℝ
69 rplogcl 24288 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃) → (log‘𝑃) ∈ ℝ+)
7034, 49, 693syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (log‘𝑃) ∈ ℝ+)
71703ad2ant1 1080 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (log‘𝑃) ∈ ℝ+)
72 divle1le 11860 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((log‘3) ∈ ℝ ∧ (log‘𝑃) ∈ ℝ+) → (((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1 ↔ (log‘3) ≤ (log‘𝑃)))
7368, 71, 72sylancr 694 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1 ↔ (log‘3) ≤ (log‘𝑃)))
7466, 73mpbird 247 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1)
75 fldivle 12588 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((log‘3) ∈ ℝ ∧ (log‘𝑃) ∈ ℝ+) → (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃)))
7668, 71, 75sylancr 694 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃)))
77 nnre 10987 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ)
78773ad2ant2 1081 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℝ)
7968a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (log‘3) ∈ ℝ)
8062relogcld 24307 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑃 ∈ ℕ → (log‘𝑃) ∈ ℝ)
8134, 35, 803syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (log‘𝑃) ∈ ℝ)
8235nnrpd 11830 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℝ+)
83 1red 10015 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (𝑃 ∈ ℙ → 1 ∈ ℝ)
8483, 48gtned 10132 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ≠ 1)
8582, 84jca 554 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑃 ∈ ℙ → (𝑃 ∈ ℝ+𝑃 ≠ 1))
86 logne0 24264 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((𝑃 ∈ ℝ+𝑃 ≠ 1) → (log‘𝑃) ≠ 0)
8734, 85, 863syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (log‘𝑃) ≠ 0)
8879, 81, 87redivcld 10813 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∈ ℝ)
8988flcld 12555 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∈ ℤ)
9089zred 11442 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∈ ℝ)
91903ad2ant1 1080 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∈ ℝ)
92883ad2ant1 1080 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∈ ℝ)
93 letr 10091 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑀 ∈ ℝ ∧ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∈ ℝ ∧ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∈ ℝ) → ((𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∧ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃))) → 𝑀 ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃))))
9478, 91, 92, 93syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∧ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃))) → 𝑀 ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃))))
95 1red 10015 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 1 ∈ ℝ)
96 letr 10091 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑀 ∈ ℝ ∧ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) → ((𝑀 ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∧ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1) → 𝑀 ≤ 1))
9778, 92, 95, 96syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∧ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1) → 𝑀 ≤ 1))
98 nnge1 11006 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑀 ∈ ℕ → 1 ≤ 𝑀)
99 eqcom 2628 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑀 = 1 ↔ 1 = 𝑀)
100 1red 10015 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (𝑀 ∈ ℕ → 1 ∈ ℝ)
101100, 77letri3d 10139 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑀 ∈ ℕ → (1 = 𝑀 ↔ (1 ≤ 𝑀𝑀 ≤ 1)))
10299, 101syl5rbb 273 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑀 ∈ ℕ → ((1 ≤ 𝑀𝑀 ≤ 1) ↔ 𝑀 = 1))
103102biimpd 219 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑀 ∈ ℕ → ((1 ≤ 𝑀𝑀 ≤ 1) → 𝑀 = 1))
10498, 103mpand 710 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀 ≤ 1 → 𝑀 = 1))
1051043ad2ant2 1081 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 ≤ 1 → 𝑀 = 1))
10697, 105syld 47 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ∧ ((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1) → 𝑀 = 1))
107106expd 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃)) → (((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1 → 𝑀 = 1)))
10894, 107syld 47 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ∧ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) ≤ ((log‘3) / (log‘𝑃))) → (((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1 → 𝑀 = 1)))
10976, 108mpan2d 709 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) → (((log‘3) / (log‘𝑃)) ≤ 1 → 𝑀 = 1)))
11074, 109mpid 44 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 ≤ (⌊‘((log‘3) / (log‘𝑃))) → 𝑀 = 1))
11157, 110sylbid 230 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑃𝑀) ≤ 3 → 𝑀 = 1))
11246, 111syld 47 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (3 = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
113112adantl 482 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 = 1 ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → (3 = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
11432, 113sylbid 230 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 = 1 ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
115114ex 450 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 1 → ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
116 sq1 12914 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1↑2) = 1
117116eqcomi 2630 . . . . . . . . . . . . . 14 1 = (1↑2)
118117oveq2i 6626 . . . . . . . . . . . . 13 (((2↑𝑘)↑2) − 1) = (((2↑𝑘)↑2) − (1↑2))
119118eqeq1i 2626 . . . . . . . . . . . 12 ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) ↔ (((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)) = (𝑃𝑀))
120 eqcom 2628 . . . . . . . . . . . . 13 ((((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)) = (𝑃𝑀) ↔ (𝑃𝑀) = (((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)))
1219a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 2 ∈ ℕ0)
122 eluzge2nn0 11687 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 𝑘 ∈ ℕ0)
123121, 122nn0expcld 12987 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → (2↑𝑘) ∈ ℕ0)
124123adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → (2↑𝑘) ∈ ℕ0)
125 1nn0 11268 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1 ∈ ℕ0
126125a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → 1 ∈ ℕ0)
127 1p1e2 11094 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (1 + 1) = 2
12822eqcomi 2630 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 = (2↑1)
129127, 128eqtri 2643 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (1 + 1) = (2↑1)
130 eluz2gt1 11720 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 1 < 𝑘)
131 2re 11050 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ∈ ℝ
132131a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 2 ∈ ℝ)
133 1zzd 11368 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 1 ∈ ℤ)
134 eluzelz 11657 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 𝑘 ∈ ℤ)
135 1lt2 11154 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1 < 2
136135a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → 1 < 2)
137132, 133, 134, 136ltexp2d 12994 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → (1 < 𝑘 ↔ (2↑1) < (2↑𝑘)))
138130, 137mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → (2↑1) < (2↑𝑘))
139129, 138syl5eqbr 4658 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → (1 + 1) < (2↑𝑘))
140139adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → (1 + 1) < (2↑𝑘))
14134, 39anim12i 589 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0))
1421413adant3 1079 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0))
143142adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0))
144 difsqpwdvds 15534 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((2↑𝑘) ∈ ℕ0 ∧ 1 ∈ ℕ0 ∧ (1 + 1) < (2↑𝑘)) ∧ (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0)) → ((𝑃𝑀) = (((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)) → 𝑃 ∥ (2 · 1)))
145124, 126, 140, 143, 144syl31anc 1326 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → ((𝑃𝑀) = (((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)) → 𝑃 ∥ (2 · 1)))
146 2t1e2 11136 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (2 · 1) = 2
147146breq2i 4631 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ∥ (2 · 1) ↔ 𝑃 ∥ 2)
148 prmuz2 15351 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ‘2))
14934, 148syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ (ℤ‘2))
150 2prm 15348 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2 ∈ ℙ
151 dvdsprm 15358 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑃 ∈ (ℤ‘2) ∧ 2 ∈ ℙ) → (𝑃 ∥ 2 ↔ 𝑃 = 2))
152149, 150, 151sylancl 693 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (𝑃 ∥ 2 ↔ 𝑃 = 2))
153147, 152syl5bb 272 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (𝑃 ∥ (2 · 1) ↔ 𝑃 = 2))
154 eldifsn 4294 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ↔ (𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑃 ≠ 2))
155 eqneqall 2801 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 = 2 → (𝑃 ≠ 2 → 𝑀 = 1))
156155com12 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ≠ 2 → (𝑃 = 2 → 𝑀 = 1))
157154, 156simplbiim 658 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (𝑃 = 2 → 𝑀 = 1))
158153, 157sylbid 230 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → (𝑃 ∥ (2 · 1) → 𝑀 = 1))
1591583ad2ant1 1080 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (2 · 1) → 𝑀 = 1))
160159adantl 482 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → (𝑃 ∥ (2 · 1) → 𝑀 = 1))
161145, 160syld 47 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → ((𝑃𝑀) = (((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)) → 𝑀 = 1))
162120, 161syl5bi 232 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → ((((2↑𝑘)↑2) − (1↑2)) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
163119, 162syl5bi 232 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ)) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
164163ex 450 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (ℤ‘2) → ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
165115, 164jaoi 394 . . . . . . . . 9 ((𝑘 = 1 ∨ 𝑘 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
16618, 165sylbi 207 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
167166impcom 446 . . . . . . 7 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
168167adantr 481 . . . . . 6 ((((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ (2 · 𝑘) = 𝑁) → ((((2↑𝑘)↑2) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
16917, 168sylbid 230 . . . . 5 ((((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ (2 · 𝑘) = 𝑁) → (((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1))
170169ex 450 . . . 4 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((2 · 𝑘) = 𝑁 → (((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
171170rexlimdva 3026 . . 3 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (∃𝑘 ∈ ℕ (2 · 𝑘) = 𝑁 → (((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
1722, 171sylbid 230 . 2 ((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (2 ∥ 𝑁 → (((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀) → 𝑀 = 1)))
1731723imp 1254 1 (((𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑁 ∧ ((2↑𝑁) − 1) = (𝑃𝑀)) → 𝑀 = 1)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wo 383  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  wrex 2909  cdif 3557  {csn 4155   class class class wbr 4623  cfv 5857  (class class class)co 6615  cc 9894  cr 9895  0cc0 9896  1c1 9897   + caddc 9899   · cmul 9901   < clt 10034  cle 10035  cmin 10226   / cdiv 10644  cn 10980  2c2 11030  3c3 11031  4c4 11032  0cn0 11252  cz 11337  cuz 11647  +crp 11792  cfl 12547  cexp 12816  cdvds 14926  cprime 15328  logclog 24239
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4741  ax-sep 4751  ax-nul 4759  ax-pow 4813  ax-pr 4877  ax-un 6914  ax-inf2 8498  ax-cnex 9952  ax-resscn 9953  ax-1cn 9954  ax-icn 9955  ax-addcl 9956  ax-addrcl 9957  ax-mulcl 9958  ax-mulrcl 9959  ax-mulcom 9960  ax-addass 9961  ax-mulass 9962  ax-distr 9963  ax-i2m1 9964  ax-1ne0 9965  ax-1rid 9966  ax-rnegex 9967  ax-rrecex 9968  ax-cnre 9969  ax-pre-lttri 9970  ax-pre-lttrn 9971  ax-pre-ltadd 9972  ax-pre-mulgt0 9973  ax-pre-sup 9974  ax-addf 9975  ax-mulf 9976
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-fal 1486  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2913  df-rex 2914  df-reu 2915  df-rmo 2916  df-rab 2917  df-v 3192  df-sbc 3423  df-csb 3520  df-dif 3563  df-un 3565  df-in 3567  df-ss 3574  df-pss 3576  df-nul 3898  df-if 4065  df-pw 4138  df-sn 4156  df-pr 4158  df-tp 4160  df-op 4162  df-uni 4410  df-int 4448  df-iun 4494  df-iin 4495  df-br 4624  df-opab 4684  df-mpt 4685  df-tr 4723  df-eprel 4995  df-id 4999  df-po 5005  df-so 5006  df-fr 5043  df-se 5044  df-we 5045  df-xp 5090  df-rel 5091  df-cnv 5092  df-co 5093  df-dm 5094  df-rn 5095  df-res 5096  df-ima 5097  df-pred 5649  df-ord 5695  df-on 5696  df-lim 5697  df-suc 5698  df-iota 5820  df-fun 5859  df-fn 5860  df-f 5861  df-f1 5862  df-fo 5863  df-f1o 5864  df-fv 5865  df-isom 5866  df-riota 6576  df-ov 6618  df-oprab 6619  df-mpt2 6620  df-of 6862  df-om 7028  df-1st 7128  df-2nd 7129  df-supp 7256  df-wrecs 7367  df-recs 7428  df-rdg 7466  df-1o 7520  df-2o 7521  df-oadd 7524  df-er 7702  df-map 7819  df-pm 7820  df-ixp 7869  df-en 7916  df-dom 7917  df-sdom 7918  df-fin 7919  df-fsupp 8236  df-fi 8277  df-sup 8308  df-inf 8309  df-oi 8375  df-card 8725  df-cda 8950  df-pnf 10036  df-mnf 10037  df-xr 10038  df-ltxr 10039  df-le 10040  df-sub 10228  df-neg 10229  df-div 10645  df-nn 10981  df-2 11039  df-3 11040  df-4 11041  df-5 11042  df-6 11043  df-7 11044  df-8 11045  df-9 11046  df-n0 11253  df-z 11338  df-dec 11454  df-uz 11648  df-q 11749  df-rp 11793  df-xneg 11906  df-xadd 11907  df-xmul 11908  df-ioo 12137  df-ioc 12138  df-ico 12139  df-icc 12140  df-fz 12285  df-fzo 12423  df-fl 12549  df-mod 12625  df-seq 12758  df-exp 12817  df-fac 13017  df-bc 13046  df-hash 13074  df-shft 13757  df-cj 13789  df-re 13790  df-im 13791  df-sqrt 13925  df-abs 13926  df-limsup 14152  df-clim 14169  df-rlim 14170  df-sum 14367  df-ef 14742  df-sin 14744  df-cos 14745  df-pi 14747  df-dvds 14927  df-gcd 15160  df-prm 15329  df-pc 15485  df-struct 15802  df-ndx 15803  df-slot 15804  df-base 15805  df-sets 15806  df-ress 15807  df-plusg 15894  df-mulr 15895  df-starv 15896  df-sca 15897  df-vsca 15898  df-ip 15899  df-tset 15900  df-ple 15901  df-ds 15904  df-unif 15905  df-hom 15906  df-cco 15907  df-rest 16023  df-topn 16024  df-0g 16042  df-gsum 16043  df-topgen 16044  df-pt 16045  df-prds 16048  df-xrs 16102  df-qtop 16107  df-imas 16108  df-xps 16110  df-mre 16186  df-mrc 16187  df-acs 16189  df-mgm 17182  df-sgrp 17224  df-mnd 17235  df-submnd 17276  df-mulg 17481  df-cntz 17690  df-cmn 18135  df-psmet 19678  df-xmet 19679  df-met 19680  df-bl 19681  df-mopn 19682  df-fbas 19683  df-fg 19684  df-cnfld 19687  df-top 20639  df-topon 20656  df-topsp 20677  df-bases 20690  df-cld 20763  df-ntr 20764  df-cls 20765  df-nei 20842  df-lp 20880  df-perf 20881  df-cn 20971  df-cnp 20972  df-haus 21059  df-tx 21305  df-hmeo 21498  df-fil 21590  df-fm 21682  df-flim 21683  df-flf 21684  df-xms 22065  df-ms 22066  df-tms 22067  df-cncf 22621  df-limc 23570  df-dv 23571  df-log 24241
This theorem is referenced by:  lighneal  40857
  Copyright terms: Public domain W3C validator