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Theorem bposlem2 24206
Description: There are no odd primes in the range  ( 2 N  /  3 ,  N ] dividing the  N-th central binomial coefficient. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Mar-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
bposlem2.1  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
bposlem2.2  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
bposlem2.3  |-  ( ph  ->  2  <  P )
bposlem2.4  |-  ( ph  ->  ( ( 2  x.  N )  /  3
)  <  P )
bposlem2.5  |-  ( ph  ->  P  <_  N )
Assertion
Ref Expression
bposlem2  |-  ( ph  ->  ( P  pCnt  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  =  0 )

Proof of Theorem bposlem2
Dummy variable  k is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 bposlem2.1 . . 3  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
2 bposlem2.2 . . 3  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
3 pcbcctr 24197 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  P  e.  Prime )  -> 
( P  pCnt  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  =  sum_ k  e.  ( 1 ... (
2  x.  N ) ) ( ( |_
`  ( ( 2  x.  N )  / 
( P ^ k
) ) )  -  ( 2  x.  ( |_ `  ( N  / 
( P ^ k
) ) ) ) ) )
41, 2, 3syl2anc 666 . 2  |-  ( ph  ->  ( P  pCnt  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  =  sum_ k  e.  ( 1 ... (
2  x.  N ) ) ( ( |_
`  ( ( 2  x.  N )  / 
( P ^ k
) ) )  -  ( 2  x.  ( |_ `  ( N  / 
( P ^ k
) ) ) ) ) )
5 elfznn 11825 . . . . . 6  |-  ( k  e.  ( 1 ... ( 2  x.  N
) )  ->  k  e.  NN )
6 elnn1uz2 11232 . . . . . 6  |-  ( k  e.  NN  <->  ( k  =  1  \/  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
) )
75, 6sylib 200 . . . . 5  |-  ( k  e.  ( 1 ... ( 2  x.  N
) )  ->  (
k  =  1  \/  k  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) ) )
8 oveq2 6296 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  =  1  ->  ( P ^ k )  =  ( P ^ 1 ) )
9 prmnn 14618 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  NN )
102, 9syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  P  e.  NN )
1110nncnd 10622 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  P  e.  CC )
1211exp1d 12408 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( P ^ 1 )  =  P )
138, 12sylan9eqr 2506 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  = 
1 )  ->  ( P ^ k )  =  P )
1413oveq2d 6304 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  = 
1 )  ->  (
( 2  x.  N
)  /  ( P ^ k ) )  =  ( ( 2  x.  N )  /  P ) )
1514fveq2d 5867 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  = 
1 )  ->  ( |_ `  ( ( 2  x.  N )  / 
( P ^ k
) ) )  =  ( |_ `  (
( 2  x.  N
)  /  P ) ) )
16 2t1e2 10755 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( 2  x.  1 )  =  2
1711mulid2d 9658 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( 1  x.  P
)  =  P )
18 bposlem2.5 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  P  <_  N )
1917, 18eqbrtrd 4422 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( 1  x.  P
)  <_  N )
20 1red 9655 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  1  e.  RR )
211nnred 10621 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  N  e.  RR )
2210nnred 10621 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  P  e.  RR )
2310nngt0d 10650 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  0  <  P )
24 lemuldiv 10483 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( 1  e.  RR  /\  N  e.  RR  /\  ( P  e.  RR  /\  0  <  P ) )  -> 
( ( 1  x.  P )  <_  N  <->  1  <_  ( N  /  P ) ) )
2520, 21, 22, 23, 24syl112anc 1271 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( ( 1  x.  P )  <_  N  <->  1  <_  ( N  /  P ) ) )
2619, 25mpbid 214 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  1  <_  ( N  /  P ) )
2721, 10nndivred 10655 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( N  /  P
)  e.  RR )
28 1re 9639 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  1  e.  RR
29 2re 10676 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  2  e.  RR
30 2pos 10698 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  0  <  2
3129, 30pm3.2i 457 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( 2  e.  RR  /\  0  <  2 )
32 lemul2 10455 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( 1  e.  RR  /\  ( N  /  P
)  e.  RR  /\  ( 2  e.  RR  /\  0  <  2 ) )  ->  ( 1  <_  ( N  /  P )  <->  ( 2  x.  1 )  <_ 
( 2  x.  ( N  /  P ) ) ) )
3328, 31, 32mp3an13 1354 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( N  /  P )  e.  RR  ->  (
1  <_  ( N  /  P )  <->  ( 2  x.  1 )  <_ 
( 2  x.  ( N  /  P ) ) ) )
3427, 33syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( 1  <_  ( N  /  P )  <->  ( 2  x.  1 )  <_ 
( 2  x.  ( N  /  P ) ) ) )
3526, 34mpbid 214 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( 2  x.  1 )  <_  ( 2  x.  ( N  /  P ) ) )
3616, 35syl5eqbrr 4436 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  2  <_  ( 2  x.  ( N  /  P ) ) )
37 2cnd 10679 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  2  e.  CC )
381nncnd 10622 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  N  e.  CC )
3910nnne0d 10651 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  P  =/=  0 )
4037, 38, 11, 39divassd 10415 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( 2  x.  N )  /  P
)  =  ( 2  x.  ( N  /  P ) ) )
4136, 40breqtrrd 4428 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  2  <_  ( (
2  x.  N )  /  P ) )
42 bposlem2.4 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( 2  x.  N )  /  3
)  <  P )
43 2nn 10764 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  2  e.  NN
44 nnmulcl 10629 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( 2  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( 2  x.  N
)  e.  NN )
4543, 1, 44sylancr 668 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( 2  x.  N
)  e.  NN )
4645nnred 10621 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( 2  x.  N
)  e.  RR )
47 3re 10680 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  3  e.  RR
48 3pos 10700 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  0  <  3
4947, 48pm3.2i 457 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( 3  e.  RR  /\  0  <  3 )
50 ltdiv23 10494 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( 2  x.  N
)  e.  RR  /\  ( 3  e.  RR  /\  0  <  3 )  /\  ( P  e.  RR  /\  0  < 
P ) )  -> 
( ( ( 2  x.  N )  / 
3 )  <  P  <->  ( ( 2  x.  N
)  /  P )  <  3 ) )
5149, 50mp3an2 1351 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( 2  x.  N
)  e.  RR  /\  ( P  e.  RR  /\  0  <  P ) )  ->  ( (
( 2  x.  N
)  /  3 )  <  P  <->  ( (
2  x.  N )  /  P )  <  3 ) )
5246, 22, 23, 51syl12anc 1265 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( ( 2  x.  N )  / 
3 )  <  P  <->  ( ( 2  x.  N
)  /  P )  <  3 ) )
5342, 52mpbid 214 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( 2  x.  N )  /  P
)  <  3 )
54 df-3 10666 . . . . . . . . . . . 12  |-  3  =  ( 2  +  1 )
5553, 54syl6breq 4441 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( 2  x.  N )  /  P
)  <  ( 2  +  1 ) )
5646, 10nndivred 10655 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( 2  x.  N )  /  P
)  e.  RR )
57 2z 10966 . . . . . . . . . . . 12  |-  2  e.  ZZ
58 flbi 12048 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( 2  x.  N )  /  P
)  e.  RR  /\  2  e.  ZZ )  ->  ( ( |_ `  ( ( 2  x.  N )  /  P
) )  =  2  <-> 
( 2  <_  (
( 2  x.  N
)  /  P )  /\  ( ( 2  x.  N )  /  P )  <  (
2  +  1 ) ) ) )
5956, 57, 58sylancl 667 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( |_ `  ( ( 2  x.  N )  /  P
) )  =  2  <-> 
( 2  <_  (
( 2  x.  N
)  /  P )  /\  ( ( 2  x.  N )  /  P )  <  (
2  +  1 ) ) ) )
6041, 55, 59mpbir2and 932 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( |_ `  (
( 2  x.  N
)  /  P ) )  =  2 )
6160adantr 467 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  = 
1 )  ->  ( |_ `  ( ( 2  x.  N )  /  P ) )  =  2 )
6215, 61eqtrd 2484 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  = 
1 )  ->  ( |_ `  ( ( 2  x.  N )  / 
( P ^ k
) ) )  =  2 )
6313oveq2d 6304 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  k  = 
1 )  ->  ( N  /  ( P ^
k ) )  =  ( N  /  P
) )
6463fveq2d 5867 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  = 
1 )  ->  ( |_ `  ( N  / 
( P ^ k
) ) )  =  ( |_ `  ( N  /  P ) ) )
65 remulcl 9621 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( 2  e.  RR  /\  ( N  /  P
)  e.  RR )  ->  ( 2  x.  ( N  /  P
) )  e.  RR )
6629, 27, 65sylancr 668 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  ( 2  x.  ( N  /  P ) )  e.  RR )
6747a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  3  e.  RR )
68 4re 10683 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  4  e.  RR
6968a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  4  e.  RR )
7040, 53eqbrtrrd 4424 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  ( 2  x.  ( N  /  P ) )  <  3 )
71 3lt4 10776 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  3  <  4
7271a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  3  <  4 )
7366, 67, 69, 70, 72lttrd 9793 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( 2  x.  ( N  /  P ) )  <  4 )
74 2t2e4 10756 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( 2  x.  2 )  =  4
7573, 74syl6breqr 4442 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( 2  x.  ( N  /  P ) )  <  ( 2  x.  2 ) )
76 ltmul2 10453 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( N  /  P
)  e.  RR  /\  2  e.  RR  /\  (
2  e.  RR  /\  0  <  2 ) )  ->  ( ( N  /  P )  <  2  <->  ( 2  x.  ( N  /  P
) )  <  (
2  x.  2 ) ) )
7729, 31, 76mp3an23 1355 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( N  /  P )  e.  RR  ->  (
( N  /  P
)  <  2  <->  ( 2  x.  ( N  /  P ) )  < 
( 2  x.  2 ) ) )
7827, 77syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( ( N  /  P )  <  2  <->  ( 2  x.  ( N  /  P ) )  <  ( 2  x.  2 ) ) )
7975, 78mpbird 236 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( N  /  P
)  <  2 )
80 df-2 10665 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  2  =  ( 1  +  1 )
8179, 80syl6breq 4441 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( N  /  P
)  <  ( 1  +  1 ) )
82 1z 10964 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  1  e.  ZZ
83 flbi 12048 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( N  /  P
)  e.  RR  /\  1  e.  ZZ )  ->  ( ( |_ `  ( N  /  P
) )  =  1  <-> 
( 1  <_  ( N  /  P )  /\  ( N  /  P
)  <  ( 1  +  1 ) ) ) )
8427, 82, 83sylancl 667 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( |_ `  ( N  /  P
) )  =  1  <-> 
( 1  <_  ( N  /  P )  /\  ( N  /  P
)  <  ( 1  +  1 ) ) ) )
8526, 81, 84mpbir2and 932 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( |_ `  ( N  /  P ) )  =  1 )
8685adantr 467 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  = 
1 )  ->  ( |_ `  ( N  /  P ) )  =  1 )
8764, 86eqtrd 2484 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  = 
1 )  ->  ( |_ `  ( N  / 
( P ^ k
) ) )  =  1 )
8887oveq2d 6304 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  = 
1 )  ->  (
2  x.  ( |_
`  ( N  / 
( P ^ k
) ) ) )  =  ( 2  x.  1 ) )
8988, 16syl6eq 2500 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  = 
1 )  ->  (
2  x.  ( |_
`  ( N  / 
( P ^ k
) ) ) )  =  2 )
9062, 89oveq12d 6306 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  k  = 
1 )  ->  (
( |_ `  (
( 2  x.  N
)  /  ( P ^ k ) ) )  -  ( 2  x.  ( |_ `  ( N  /  ( P ^ k ) ) ) ) )  =  ( 2  -  2 ) )
91 2cn 10677 . . . . . . . 8  |-  2  e.  CC
9291subidi 9942 . . . . . . 7  |-  ( 2  -  2 )  =  0
9390, 92syl6eq 2500 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  = 
1 )  ->  (
( |_ `  (
( 2  x.  N
)  /  ( P ^ k ) ) )  -  ( 2  x.  ( |_ `  ( N  /  ( P ^ k ) ) ) ) )  =  0 )
9445nnrpd 11336 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( 2  x.  N
)  e.  RR+ )
9594adantr 467 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( 2  x.  N )  e.  RR+ )
96 eluzge2nn0 11195 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  k  e.  NN0 )
97 nnexpcl 12282 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( P  e.  NN  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( P ^ k
)  e.  NN )
9810, 96, 97syl2an 480 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( P ^ k )  e.  NN )
9998nnrpd 11336 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( P ^ k )  e.  RR+ )
10095, 99rpdivcld 11355 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( (
2  x.  N )  /  ( P ^
k ) )  e.  RR+ )
101100rpge0d 11342 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  0  <_  ( ( 2  x.  N
)  /  ( P ^ k ) ) )
10246adantr 467 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( 2  x.  N )  e.  RR )
103 remulcl 9621 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( 3  e.  RR  /\  P  e.  RR )  ->  ( 3  x.  P
)  e.  RR )
10447, 22, 103sylancr 668 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( 3  x.  P
)  e.  RR )
105104adantr 467 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( 3  x.  P )  e.  RR )
10698nnred 10621 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( P ^ k )  e.  RR )
107 ltdivmul 10477 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( 2  x.  N
)  e.  RR  /\  P  e.  RR  /\  (
3  e.  RR  /\  0  <  3 ) )  ->  ( ( ( 2  x.  N )  /  3 )  < 
P  <->  ( 2  x.  N )  <  (
3  x.  P ) ) )
10849, 107mp3an3 1352 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( 2  x.  N
)  e.  RR  /\  P  e.  RR )  ->  ( ( ( 2  x.  N )  / 
3 )  <  P  <->  ( 2  x.  N )  <  ( 3  x.  P ) ) )
10946, 22, 108syl2anc 666 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( ( ( 2  x.  N )  / 
3 )  <  P  <->  ( 2  x.  N )  <  ( 3  x.  P ) ) )
11042, 109mpbid 214 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( 2  x.  N
)  <  ( 3  x.  P ) )
111110adantr 467 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( 2  x.  N )  < 
( 3  x.  P
) )
11222, 22remulcld 9668 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( P  x.  P
)  e.  RR )
113112adantr 467 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( P  x.  P )  e.  RR )
114 bposlem2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ph  ->  2  <  P )
115 nnltp1le 10989 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( 2  e.  NN  /\  P  e.  NN )  ->  ( 2  <  P  <->  ( 2  +  1 )  <_  P ) )
11643, 10, 115sylancr 668 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ph  ->  ( 2  <  P  <->  ( 2  +  1 )  <_  P ) )
117114, 116mpbid 214 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  ( 2  +  1 )  <_  P )
11854, 117syl5eqbr 4435 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  3  <_  P )
119 lemul1 10454 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( 3  e.  RR  /\  P  e.  RR  /\  ( P  e.  RR  /\  0  <  P ) )  -> 
( 3  <_  P  <->  ( 3  x.  P )  <_  ( P  x.  P ) ) )
12047, 119mp3an1 1350 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( P  e.  RR  /\  ( P  e.  RR  /\  0  <  P ) )  ->  ( 3  <_  P  <->  ( 3  x.  P )  <_ 
( P  x.  P
) ) )
12122, 22, 23, 120syl12anc 1265 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( 3  <_  P  <->  ( 3  x.  P )  <_  ( P  x.  P ) ) )
122118, 121mpbid 214 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( 3  x.  P
)  <_  ( P  x.  P ) )
123122adantr 467 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( 3  x.  P )  <_ 
( P  x.  P
) )
12411sqvald 12410 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( P ^ 2 )  =  ( P  x.  P ) )
125124adantr 467 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( P ^ 2 )  =  ( P  x.  P
) )
12622adantr 467 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  P  e.  RR )
12710nnge1d 10649 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  1  <_  P )
128127adantr 467 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  1  <_  P )
129 simpr 463 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
130126, 128, 129leexp2ad 12445 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( P ^ 2 )  <_ 
( P ^ k
) )
131125, 130eqbrtrrd 4424 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( P  x.  P )  <_  ( P ^ k ) )
132105, 113, 106, 123, 131letrd 9789 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( 3  x.  P )  <_ 
( P ^ k
) )
133102, 105, 106, 111, 132ltletrd 9792 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( 2  x.  N )  < 
( P ^ k
) )
13498nncnd 10622 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( P ^ k )  e.  CC )
135134mulid1d 9657 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( ( P ^ k )  x.  1 )  =  ( P ^ k ) )
136133, 135breqtrrd 4428 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( 2  x.  N )  < 
( ( P ^
k )  x.  1 ) )
137 1red 9655 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  1  e.  RR )
138102, 137, 99ltdivmuld 11386 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( (
( 2  x.  N
)  /  ( P ^ k ) )  <  1  <->  ( 2  x.  N )  < 
( ( P ^
k )  x.  1 ) ) )
139136, 138mpbird 236 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( (
2  x.  N )  /  ( P ^
k ) )  <  1 )
140 1e0p1 11076 . . . . . . . . . 10  |-  1  =  ( 0  +  1 )
141139, 140syl6breq 4441 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( (
2  x.  N )  /  ( P ^
k ) )  < 
( 0  +  1 ) )
142100rpred 11338 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( (
2  x.  N )  /  ( P ^
k ) )  e.  RR )
143 0z 10945 . . . . . . . . . 10  |-  0  e.  ZZ
144 flbi 12048 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( 2  x.  N )  /  ( P ^ k ) )  e.  RR  /\  0  e.  ZZ )  ->  (
( |_ `  (
( 2  x.  N
)  /  ( P ^ k ) ) )  =  0  <->  (
0  <_  ( (
2  x.  N )  /  ( P ^
k ) )  /\  ( ( 2  x.  N )  /  ( P ^ k ) )  <  ( 0  +  1 ) ) ) )
145142, 143, 144sylancl 667 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( ( |_ `  ( ( 2  x.  N )  / 
( P ^ k
) ) )  =  0  <->  ( 0  <_ 
( ( 2  x.  N )  /  ( P ^ k ) )  /\  ( ( 2  x.  N )  / 
( P ^ k
) )  <  (
0  +  1 ) ) ) )
146101, 141, 145mpbir2and 932 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( |_ `  ( ( 2  x.  N )  /  ( P ^ k ) ) )  =  0 )
1471nnrpd 11336 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  N  e.  RR+ )
148147adantr 467 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  N  e.  RR+ )
149148, 99rpdivcld 11355 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( N  /  ( P ^
k ) )  e.  RR+ )
150149rpge0d 11342 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  0  <_  ( N  /  ( P ^ k ) ) )
15121adantr 467 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  N  e.  RR )
15221, 147ltaddrpd 11368 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  N  <  ( N  +  N ) )
153382timesd 10852 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  ( 2  x.  N
)  =  ( N  +  N ) )
154152, 153breqtrrd 4428 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  N  <  ( 2  x.  N ) )
155154adantr 467 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  N  <  ( 2  x.  N ) )
156151, 102, 106, 155, 133lttrd 9793 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  N  <  ( P ^ k ) )
157156, 135breqtrrd 4428 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  N  <  ( ( P ^ k
)  x.  1 ) )
158151, 137, 99ltdivmuld 11386 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( ( N  /  ( P ^
k ) )  <  1  <->  N  <  ( ( P ^ k )  x.  1 ) ) )
159157, 158mpbird 236 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( N  /  ( P ^
k ) )  <  1 )
160159, 140syl6breq 4441 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( N  /  ( P ^
k ) )  < 
( 0  +  1 ) )
161149rpred 11338 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( N  /  ( P ^
k ) )  e.  RR )
162 flbi 12048 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( N  /  ( P ^ k ) )  e.  RR  /\  0  e.  ZZ )  ->  (
( |_ `  ( N  /  ( P ^
k ) ) )  =  0  <->  ( 0  <_  ( N  / 
( P ^ k
) )  /\  ( N  /  ( P ^
k ) )  < 
( 0  +  1 ) ) ) )
163161, 143, 162sylancl 667 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( ( |_ `  ( N  / 
( P ^ k
) ) )  =  0  <->  ( 0  <_ 
( N  /  ( P ^ k ) )  /\  ( N  / 
( P ^ k
) )  <  (
0  +  1 ) ) ) )
164150, 160, 163mpbir2and 932 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( |_ `  ( N  /  ( P ^ k ) ) )  =  0 )
165164oveq2d 6304 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( 2  x.  ( |_ `  ( N  /  ( P ^ k ) ) ) )  =  ( 2  x.  0 ) )
166 2t0e0 10762 . . . . . . . . 9  |-  ( 2  x.  0 )  =  0
167165, 166syl6eq 2500 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( 2  x.  ( |_ `  ( N  /  ( P ^ k ) ) ) )  =  0 )
168146, 167oveq12d 6306 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( ( |_ `  ( ( 2  x.  N )  / 
( P ^ k
) ) )  -  ( 2  x.  ( |_ `  ( N  / 
( P ^ k
) ) ) ) )  =  ( 0  -  0 ) )
169 0m0e0 10716 . . . . . . 7  |-  ( 0  -  0 )  =  0
170168, 169syl6eq 2500 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
)  ->  ( ( |_ `  ( ( 2  x.  N )  / 
( P ^ k
) ) )  -  ( 2  x.  ( |_ `  ( N  / 
( P ^ k
) ) ) ) )  =  0 )
17193, 170jaodan 793 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( k  =  1  \/  k  e.  ( ZZ>= `  2 )
) )  ->  (
( |_ `  (
( 2  x.  N
)  /  ( P ^ k ) ) )  -  ( 2  x.  ( |_ `  ( N  /  ( P ^ k ) ) ) ) )  =  0 )
1727, 171sylan2 477 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 1 ... (
2  x.  N ) ) )  ->  (
( |_ `  (
( 2  x.  N
)  /  ( P ^ k ) ) )  -  ( 2  x.  ( |_ `  ( N  /  ( P ^ k ) ) ) ) )  =  0 )
173172sumeq2dv 13762 . . 3  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 1 ... ( 2  x.  N ) ) ( ( |_ `  ( ( 2  x.  N )  /  ( P ^ k ) ) )  -  ( 2  x.  ( |_ `  ( N  /  ( P ^ k ) ) ) ) )  = 
sum_ k  e.  ( 1 ... ( 2  x.  N ) ) 0 )
174 fzfid 12183 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( 1 ... (
2  x.  N ) )  e.  Fin )
175 sumz 13781 . . . . 5  |-  ( ( ( 1 ... (
2  x.  N ) )  C_  ( ZZ>= ` 
1 )  \/  (
1 ... ( 2  x.  N ) )  e. 
Fin )  ->  sum_ k  e.  ( 1 ... (
2  x.  N ) ) 0  =  0 )
176175olcs 397 . . . 4  |-  ( ( 1 ... ( 2  x.  N ) )  e.  Fin  ->  sum_ k  e.  ( 1 ... (
2  x.  N ) ) 0  =  0 )
177174, 176syl 17 . . 3  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 1 ... ( 2  x.  N ) ) 0  =  0 )
178173, 177eqtrd 2484 . 2  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 1 ... ( 2  x.  N ) ) ( ( |_ `  ( ( 2  x.  N )  /  ( P ^ k ) ) )  -  ( 2  x.  ( |_ `  ( N  /  ( P ^ k ) ) ) ) )  =  0 )
1794, 178eqtrd 2484 1  |-  ( ph  ->  ( P  pCnt  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  =  0 )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 188    \/ wo 370    /\ wa 371    = wceq 1443    e. wcel 1886    C_ wss 3403   class class class wbr 4401   ` cfv 5581  (class class class)co 6288   Fincfn 7566   RRcr 9535   0cc0 9536   1c1 9537    + caddc 9539    x. cmul 9541    < clt 9672    <_ cle 9673    - cmin 9857    / cdiv 10266   NNcn 10606   2c2 10656   3c3 10657   4c4 10658   NN0cn0 10866   ZZcz 10934   ZZ>=cuz 11156   RR+crp 11299   ...cfz 11781   |_cfl 12023   ^cexp 12269    _C cbc 12484   sum_csu 13745   Primecprime 14615    pCnt cpc 14779
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1668  ax-4 1681  ax-5 1757  ax-6 1804  ax-7 1850  ax-8 1888  ax-9 1895  ax-10 1914  ax-11 1919  ax-12 1932  ax-13 2090  ax-ext 2430  ax-rep 4514  ax-sep 4524  ax-nul 4533  ax-pow 4580  ax-pr 4638  ax-un 6580  ax-inf2 8143  ax-cnex 9592  ax-resscn 9593  ax-1cn 9594  ax-icn 9595  ax-addcl 9596  ax-addrcl 9597  ax-mulcl 9598  ax-mulrcl 9599  ax-mulcom 9600  ax-addass 9601  ax-mulass 9602  ax-distr 9603  ax-i2m1 9604  ax-1ne0 9605  ax-1rid 9606  ax-rnegex 9607  ax-rrecex 9608  ax-cnre 9609  ax-pre-lttri 9610  ax-pre-lttrn 9611  ax-pre-ltadd 9612  ax-pre-mulgt0 9613  ax-pre-sup 9614
This theorem depends on definitions:  df-bi 189  df-or 372  df-an 373  df-3or 985  df-3an 986  df-tru 1446  df-fal 1449  df-ex 1663  df-nf 1667  df-sb 1797  df-eu 2302  df-mo 2303  df-clab 2437  df-cleq 2443  df-clel 2446  df-nfc 2580  df-ne 2623  df-nel 2624  df-ral 2741  df-rex 2742  df-reu 2743  df-rmo 2744  df-rab 2745  df-v 3046  df-sbc 3267  df-csb 3363  df-dif 3406  df-un 3408  df-in 3410  df-ss 3417  df-pss 3419  df-nul 3731  df-if 3881  df-pw 3952  df-sn 3968  df-pr 3970  df-tp 3972  df-op 3974  df-uni 4198  df-int 4234  df-iun 4279  df-br 4402  df-opab 4461  df-mpt 4462  df-tr 4497  df-eprel 4744  df-id 4748  df-po 4754  df-so 4755  df-fr 4792  df-se 4793  df-we 4794  df-xp 4839  df-rel 4840  df-cnv 4841  df-co 4842  df-dm 4843  df-rn 4844  df-res 4845  df-ima 4846  df-pred 5379  df-ord 5425  df-on 5426  df-lim 5427  df-suc 5428  df-iota 5545  df-fun 5583  df-fn 5584  df-f 5585  df-f1 5586  df-fo 5587  df-f1o 5588  df-fv 5589  df-isom 5590  df-riota 6250  df-ov 6291  df-oprab 6292  df-mpt2 6293  df-om 6690  df-1st 6790  df-2nd 6791  df-wrecs 7025  df-recs 7087  df-rdg 7125  df-1o 7179  df-2o 7180  df-oadd 7183  df-er 7360  df-en 7567  df-dom 7568  df-sdom 7569  df-fin 7570  df-sup 7953  df-inf 7954  df-oi 8022  df-card 8370  df-pnf 9674  df-mnf 9675  df-xr 9676  df-ltxr 9677  df-le 9678  df-sub 9859  df-neg 9860  df-div 10267  df-nn 10607  df-2 10665  df-3 10666  df-4 10667  df-n0 10867  df-z 10935  df-uz 11157  df-q 11262  df-rp 11300  df-fz 11782  df-fzo 11913  df-fl 12025  df-mod 12094  df-seq 12211  df-exp 12270  df-fac 12457  df-bc 12485  df-hash 12513  df-cj 13155  df-re 13156  df-im 13157  df-sqrt 13291  df-abs 13292  df-clim 13545  df-sum 13746  df-dvds 14299  df-gcd 14462  df-prm 14616  df-pc 14780
This theorem is referenced by:  bposlem3  24207
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