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

Theorem prmdvdsprmo 15959
Description: The primorial of a number is divisible by each prime less then or equal to the number. (Contributed by AV, 15-Aug-2020.) (Revised by AV, 28-Aug-2020.)
Assertion
Ref Expression
prmdvdsprmo (𝑁 ∈ ℕ → ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝𝑁𝑝 ∥ (#p𝑁)))
Distinct variable group:   𝑁,𝑝

Proof of Theorem prmdvdsprmo
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fzfi 12978 . . . . . . 7 (1...𝑁) ∈ Fin
2 diffi 8346 . . . . . . 7 ((1...𝑁) ∈ Fin → ((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∈ Fin)
31, 2mp1i 13 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∈ Fin)
4 eldifi 3880 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝}) → 𝑘 ∈ (1...𝑁))
5 elfzelz 12548 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 𝑘 ∈ ℤ)
64, 5syl 17 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝}) → 𝑘 ∈ ℤ)
7 1zzd 11608 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝}) → 1 ∈ ℤ)
86, 7ifcld 4267 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝}) → if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℤ)
98adantl 474 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})) → if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℤ)
103, 9fprodzcl 14895 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℤ)
11 prmz 15602 . . . . . . 7 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℤ)
1211adantl 474 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → 𝑝 ∈ ℤ)
1312adantr 473 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∈ ℤ)
14 dvdsmul2 15218 . . . . 5 ((∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℤ ∧ 𝑝 ∈ ℤ) → 𝑝 ∥ (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · 𝑝))
1510, 13, 14syl2anc 693 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∥ (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · 𝑝))
16 nnnn0 11499 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
17 prmoval 15950 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ0 → (#p𝑁) = ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1))
1816, 17syl 17 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (#p𝑁) = ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1))
1918ad2antrr 761 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (#p𝑁) = ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1))
2019breq2d 4795 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (𝑝 ∥ (#p𝑁) ↔ 𝑝 ∥ ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1)))
21 neldifsnd 4456 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ¬ 𝑝 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝}))
22 disjsn 4380 . . . . . . . . 9 ((((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∩ {𝑝}) = ∅ ↔ ¬ 𝑝 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝}))
2321, 22sylibr 224 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∩ {𝑝}) = ∅)
24 prmnn 15601 . . . . . . . . . . . 12 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℕ)
2524adantl 474 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → 𝑝 ∈ ℕ)
2625anim1i 594 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (𝑝 ∈ ℕ ∧ 𝑝𝑁))
27 nnz 11599 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
28 fznn 12614 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑝 ∈ (1...𝑁) ↔ (𝑝 ∈ ℕ ∧ 𝑝𝑁)))
2927, 28syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑝 ∈ (1...𝑁) ↔ (𝑝 ∈ ℕ ∧ 𝑝𝑁)))
3029ad2antrr 761 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (𝑝 ∈ (1...𝑁) ↔ (𝑝 ∈ ℕ ∧ 𝑝𝑁)))
3126, 30mpbird 247 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∈ (1...𝑁))
32 difsnid 4473 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ (1...𝑁) → (((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∪ {𝑝}) = (1...𝑁))
3332eqcomd 2775 . . . . . . . . 9 (𝑝 ∈ (1...𝑁) → (1...𝑁) = (((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∪ {𝑝}))
3431, 33syl 17 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (1...𝑁) = (((1...𝑁) ∖ {𝑝}) ∪ {𝑝}))
35 fzfid 12979 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (1...𝑁) ∈ Fin)
36 1zzd 11608 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 1 ∈ ℤ)
375, 36ifcld 4267 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℤ)
3837zcnd 11683 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℂ)
3938adantl 474 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ∈ ℂ)
4023, 34, 35, 39fprodsplit 14907 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) = (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · ∏𝑘 ∈ {𝑝}if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1)))
41 simplr 806 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∈ ℙ)
4225adantr 473 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∈ ℕ)
4342nncnd 11236 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∈ ℂ)
44 1cnd 10256 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 1 ∈ ℂ)
4543, 44ifcld 4267 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1) ∈ ℂ)
46 eleq1w 2831 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑝 → (𝑘 ∈ ℙ ↔ 𝑝 ∈ ℙ))
47 id 22 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑝𝑘 = 𝑝)
4846, 47ifbieq1d 4245 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑝 → if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) = if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1))
4948prodsn 14903 . . . . . . . . . 10 ((𝑝 ∈ ℙ ∧ if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1) ∈ ℂ) → ∏𝑘 ∈ {𝑝}if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) = if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1))
5041, 45, 49syl2anc 693 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ∏𝑘 ∈ {𝑝}if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) = if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1))
51 simpr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → 𝑝 ∈ ℙ)
5251iftrued 4230 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1) = 𝑝)
5352adantr 473 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → if(𝑝 ∈ ℙ, 𝑝, 1) = 𝑝)
5450, 53eqtrd 2803 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ∏𝑘 ∈ {𝑝}if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) = 𝑝)
5554oveq2d 6807 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · ∏𝑘 ∈ {𝑝}if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1)) = (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · 𝑝))
5640, 55eqtrd 2803 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) = (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · 𝑝))
5756breq2d 4795 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (𝑝 ∥ ∏𝑘 ∈ (1...𝑁)if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) ↔ 𝑝 ∥ (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · 𝑝)))
5820, 57bitrd 268 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → (𝑝 ∥ (#p𝑁) ↔ 𝑝 ∥ (∏𝑘 ∈ ((1...𝑁) ∖ {𝑝})if(𝑘 ∈ ℙ, 𝑘, 1) · 𝑝)))
5915, 58mpbird 247 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝𝑁) → 𝑝 ∥ (#p𝑁))
6059ex 448 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝𝑁𝑝 ∥ (#p𝑁)))
6160ralrimiva 3113 1 (𝑁 ∈ ℕ → ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝𝑁𝑝 ∥ (#p𝑁)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1629  wcel 2143  wral 3059  cdif 3717  cun 3718  cin 3719  c0 4060  ifcif 4222  {csn 4313   class class class wbr 4783  cfv 6030  (class class class)co 6791  Fincfn 8107  cc 10134  1c1 10137   · cmul 10141  cle 10275  cn 11220  0cn0 11492  cz 11577  ...cfz 12532  cprod 14846  cdvds 15194  cprime 15598  #pcprmo 15948
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1868  ax-4 1883  ax-5 1989  ax-6 2055  ax-7 2091  ax-8 2145  ax-9 2152  ax-10 2172  ax-11 2188  ax-12 2201  ax-13 2406  ax-ext 2749  ax-rep 4901  ax-sep 4911  ax-nul 4919  ax-pow 4970  ax-pr 5033  ax-un 7094  ax-inf2 8700  ax-cnex 10192  ax-resscn 10193  ax-1cn 10194  ax-icn 10195  ax-addcl 10196  ax-addrcl 10197  ax-mulcl 10198  ax-mulrcl 10199  ax-mulcom 10200  ax-addass 10201  ax-mulass 10202  ax-distr 10203  ax-i2m1 10204  ax-1ne0 10205  ax-1rid 10206  ax-rnegex 10207  ax-rrecex 10208  ax-cnre 10209  ax-pre-lttri 10210  ax-pre-lttrn 10211  ax-pre-ltadd 10212  ax-pre-mulgt0 10213  ax-pre-sup 10214
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1070  df-3an 1071  df-tru 1632  df-fal 1635  df-ex 1851  df-nf 1856  df-sb 2048  df-eu 2620  df-mo 2621  df-clab 2756  df-cleq 2762  df-clel 2765  df-nfc 2900  df-ne 2942  df-nel 3045  df-ral 3064  df-rex 3065  df-reu 3066  df-rmo 3067  df-rab 3068  df-v 3350  df-sbc 3585  df-csb 3680  df-dif 3723  df-un 3725  df-in 3727  df-ss 3734  df-pss 3736  df-nul 4061  df-if 4223  df-pw 4296  df-sn 4314  df-pr 4316  df-tp 4318  df-op 4320  df-uni 4572  df-int 4609  df-iun 4653  df-br 4784  df-opab 4844  df-mpt 4861  df-tr 4884  df-id 5156  df-eprel 5161  df-po 5169  df-so 5170  df-fr 5207  df-se 5208  df-we 5209  df-xp 5254  df-rel 5255  df-cnv 5256  df-co 5257  df-dm 5258  df-rn 5259  df-res 5260  df-ima 5261  df-pred 5822  df-ord 5868  df-on 5869  df-lim 5870  df-suc 5871  df-iota 5993  df-fun 6032  df-fn 6033  df-f 6034  df-f1 6035  df-fo 6036  df-f1o 6037  df-fv 6038  df-isom 6039  df-riota 6752  df-ov 6794  df-oprab 6795  df-mpt2 6796  df-om 7211  df-1st 7313  df-2nd 7314  df-wrecs 7557  df-recs 7619  df-rdg 7657  df-1o 7711  df-oadd 7715  df-er 7894  df-en 8108  df-dom 8109  df-sdom 8110  df-fin 8111  df-sup 8502  df-oi 8569  df-card 8963  df-pnf 10276  df-mnf 10277  df-xr 10278  df-ltxr 10279  df-le 10280  df-sub 10468  df-neg 10469  df-div 10885  df-nn 11221  df-2 11279  df-3 11280  df-n0 11493  df-z 11578  df-uz 11888  df-rp 12035  df-fz 12533  df-fzo 12673  df-seq 13009  df-exp 13068  df-hash 13325  df-cj 14050  df-re 14051  df-im 14052  df-sqrt 14186  df-abs 14187  df-clim 14430  df-prod 14847  df-dvds 15195  df-prm 15599  df-prmo 15949
This theorem is referenced by:  prmdvdsprmop  15960
  Copyright terms: Public domain W3C validator