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Theorem prmreclem1 13239
Description: Lemma for prmrec 13245. Properties of the "square part" function, which extracts the  m of the decomposition  N  =  r
m ^ 2, with  m maximal and  r squarefree. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Aug-2014.)
Hypothesis
Ref Expression
prmreclem1.1  |-  Q  =  ( n  e.  NN  |->  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 )  ||  n } ,  RR ,  <  ) )
Assertion
Ref Expression
prmreclem1  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( Q `  N
)  e.  NN  /\  ( ( Q `  N ) ^ 2 )  ||  N  /\  ( K  e.  ( ZZ>=
`  2 )  ->  -.  ( K ^ 2 )  ||  ( N  /  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) ) ) ) )
Distinct variable groups:    K, r    n, r, N    Q, r
Allowed substitution hints:    Q( n)    K( n)

Proof of Theorem prmreclem1
Dummy variables  x  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ssrab2 3388 . . 3  |-  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N }  C_  NN
2 breq2 4176 . . . . . . 7  |-  ( n  =  N  ->  (
( r ^ 2 )  ||  n  <->  ( r ^ 2 )  ||  N ) )
32rabbidv 2908 . . . . . 6  |-  ( n  =  N  ->  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  n }  =  { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } )
43supeq1d 7409 . . . . 5  |-  ( n  =  N  ->  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  n } ,  RR ,  <  )  =  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } ,  RR ,  <  ) )
5 prmreclem1.1 . . . . 5  |-  Q  =  ( n  e.  NN  |->  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 )  ||  n } ,  RR ,  <  ) )
6 ltso 9112 . . . . . 6  |-  <  Or  RR
76supex 7424 . . . . 5  |-  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } ,  RR ,  <  )  e.  _V
84, 5, 7fvmpt 5765 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  ( Q `  N )  =  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N } ,  RR ,  <  ) )
9 nnssz 10257 . . . . . . 7  |-  NN  C_  ZZ
101, 9sstri 3317 . . . . . 6  |-  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N }  C_  ZZ
1110a1i 11 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N }  C_  ZZ )
12 1nn 9967 . . . . . . . 8  |-  1  e.  NN
1312a1i 11 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  1  e.  NN )
14 nnz 10259 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  ZZ )
15 1dvds 12819 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  ZZ  ->  1  ||  N )
1614, 15syl 16 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  1  ||  N )
17 oveq1 6047 . . . . . . . . . 10  |-  ( r  =  1  ->  (
r ^ 2 )  =  ( 1 ^ 2 ) )
18 sq1 11431 . . . . . . . . . 10  |-  ( 1 ^ 2 )  =  1
1917, 18syl6eq 2452 . . . . . . . . 9  |-  ( r  =  1  ->  (
r ^ 2 )  =  1 )
2019breq1d 4182 . . . . . . . 8  |-  ( r  =  1  ->  (
( r ^ 2 )  ||  N  <->  1  ||  N ) )
2120elrab 3052 . . . . . . 7  |-  ( 1  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 )  ||  N }  <->  ( 1  e.  NN  /\  1  ||  N ) )
2213, 16, 21sylanbrc 646 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  1  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } )
23 ne0i 3594 . . . . . 6  |-  ( 1  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 )  ||  N }  ->  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N }  =/=  (/) )
2422, 23syl 16 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N }  =/=  (/) )
25 nnz 10259 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  NN  ->  z  e.  ZZ )
26 zsqcl 11407 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  ZZ  ->  (
z ^ 2 )  e.  ZZ )
2725, 26syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  e.  NN  ->  (
z ^ 2 )  e.  ZZ )
28 id 20 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  NN )
29 dvdsle 12850 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( z ^ 2 )  e.  ZZ  /\  N  e.  NN )  ->  ( ( z ^
2 )  ||  N  ->  ( z ^ 2 )  <_  N )
)
3027, 28, 29syl2anr 465 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  ( ( z ^
2 )  ||  N  ->  ( z ^ 2 )  <_  N )
)
31 nnlesq 11439 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  NN  ->  z  <_  ( z ^ 2 ) )
3231adantl 453 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  z  <_  ( z ^ 2 ) )
33 nnre 9963 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  NN  ->  z  e.  RR )
3433adantl 453 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  z  e.  RR )
3534resqcld 11504 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  ( z ^ 2 )  e.  RR )
36 nnre 9963 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  RR )
3736adantr 452 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  N  e.  RR )
38 letr 9123 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( z  e.  RR  /\  ( z ^ 2 )  e.  RR  /\  N  e.  RR )  ->  ( ( z  <_ 
( z ^ 2 )  /\  ( z ^ 2 )  <_  N )  ->  z  <_  N ) )
3934, 35, 37, 38syl3anc 1184 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  ( ( z  <_ 
( z ^ 2 )  /\  ( z ^ 2 )  <_  N )  ->  z  <_  N ) )
4032, 39mpand 657 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  ( ( z ^
2 )  <_  N  ->  z  <_  N )
)
4130, 40syld 42 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  ( ( z ^
2 )  ||  N  ->  z  <_  N )
)
4241ralrimiva 2749 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  A. z  e.  NN  ( ( z ^ 2 )  ||  N  ->  z  <_  N
) )
43 oveq1 6047 . . . . . . . . 9  |-  ( r  =  z  ->  (
r ^ 2 )  =  ( z ^
2 ) )
4443breq1d 4182 . . . . . . . 8  |-  ( r  =  z  ->  (
( r ^ 2 )  ||  N  <->  ( z ^ 2 )  ||  N ) )
4544ralrab 3056 . . . . . . 7  |-  ( A. z  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 )  ||  N } z  <_  N  <->  A. z  e.  NN  (
( z ^ 2 )  ||  N  -> 
z  <_  N )
)
4642, 45sylibr 204 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  A. z  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } z  <_  N
)
47 breq2 4176 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  N  ->  (
z  <_  x  <->  z  <_  N ) )
4847ralbidv 2686 . . . . . . 7  |-  ( x  =  N  ->  ( A. z  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N } z  <_  x  <->  A. z  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } z  <_  N
) )
4948rspcev 3012 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  ZZ  /\  A. z  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N } z  <_  N )  ->  E. x  e.  ZZ  A. z  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N } z  <_  x )
5014, 46, 49syl2anc 643 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  E. x  e.  ZZ  A. z  e. 
{ r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } z  <_  x
)
51 suprzcl2 10522 . . . . 5  |-  ( ( { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N }  C_  ZZ  /\  {
r  e.  NN  | 
( r ^ 2 )  ||  N }  =/=  (/)  /\  E. x  e.  ZZ  A. z  e. 
{ r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } z  <_  x
)  ->  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } ,  RR ,  <  )  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N } )
5211, 24, 50, 51syl3anc 1184 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } ,  RR ,  <  )  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N } )
538, 52eqeltrd 2478 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  ( Q `  N )  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } )
541, 53sseldi 3306 . 2  |-  ( N  e.  NN  ->  ( Q `  N )  e.  NN )
55 oveq1 6047 . . . . . 6  |-  ( z  =  ( Q `  N )  ->  (
z ^ 2 )  =  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) )
5655breq1d 4182 . . . . 5  |-  ( z  =  ( Q `  N )  ->  (
( z ^ 2 )  ||  N  <->  ( ( Q `  N ) ^ 2 )  ||  N ) )
5744cbvrabv 2915 . . . . 5  |-  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N }  =  { z  e.  NN  |  ( z ^
2 )  ||  N }
5856, 57elrab2 3054 . . . 4  |-  ( ( Q `  N )  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 )  ||  N }  <->  ( ( Q `
 N )  e.  NN  /\  ( ( Q `  N ) ^ 2 )  ||  N ) )
5953, 58sylib 189 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( Q `  N
)  e.  NN  /\  ( ( Q `  N ) ^ 2 )  ||  N ) )
6059simprd 450 . 2  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( Q `  N
) ^ 2 ) 
||  N )
6154adantr 452 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( Q `  N
)  e.  NN )
6261nncnd 9972 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( Q `  N
)  e.  CC )
6362mulid1d 9061 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  1 )  =  ( Q `
 N ) )
64 eluz2b2 10504 . . . . . . . . 9  |-  ( K  e.  ( ZZ>= `  2
)  <->  ( K  e.  NN  /\  1  < 
K ) )
6564simprbi 451 . . . . . . . 8  |-  ( K  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  1  <  K )
6665adantl 453 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
1  <  K )
67 1re 9046 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  RR
6867a1i 11 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
1  e.  RR )
6964simplbi 447 . . . . . . . . . 10  |-  ( K  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  K  e.  NN )
7069adantl 453 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  ->  K  e.  NN )
7170nnred 9971 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  ->  K  e.  RR )
7261nnred 9971 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( Q `  N
)  e.  RR )
7361nngt0d 9999 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
0  <  ( Q `  N ) )
74 ltmul2 9817 . . . . . . . 8  |-  ( ( 1  e.  RR  /\  K  e.  RR  /\  (
( Q `  N
)  e.  RR  /\  0  <  ( Q `  N ) ) )  ->  ( 1  < 
K  <->  ( ( Q `
 N )  x.  1 )  <  (
( Q `  N
)  x.  K ) ) )
7568, 71, 72, 73, 74syl112anc 1188 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( 1  <  K  <->  ( ( Q `  N
)  x.  1 )  <  ( ( Q `
 N )  x.  K ) ) )
7666, 75mpbid 202 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  1 )  <  ( ( Q `  N )  x.  K ) )
7763, 76eqbrtrrd 4194 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( Q `  N
)  <  ( ( Q `  N )  x.  K ) )
78 nnmulcl 9979 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( Q `  N
)  e.  NN  /\  K  e.  NN )  ->  ( ( Q `  N )  x.  K
)  e.  NN )
7954, 69, 78syl2an 464 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  K
)  e.  NN )
8079nnred 9971 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  K
)  e.  RR )
8172, 80ltnled 9176 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( ( Q `  N )  <  (
( Q `  N
)  x.  K )  <->  -.  ( ( Q `  N )  x.  K
)  <_  ( Q `  N ) ) )
8277, 81mpbid 202 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  ->  -.  ( ( Q `  N )  x.  K
)  <_  ( Q `  N ) )
8310a1i 11 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  ->  { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N }  C_  ZZ )
8450ad2antrr 707 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  ->  E. x  e.  ZZ  A. z  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N } z  <_  x )
8579adantr 452 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  K
)  e.  NN )
86 simpr 448 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( K ^ 2 )  ||  ( N  /  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) ) )
8770adantr 452 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  ->  K  e.  NN )
8887nnsqcld 11498 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( K ^ 2 )  e.  NN )
89 nnz 10259 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( K ^ 2 )  e.  NN  ->  ( K ^ 2 )  e.  ZZ )
9088, 89syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( K ^ 2 )  e.  ZZ )
9154nnsqcld 11498 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( Q `  N
) ^ 2 )  e.  NN )
929, 91sseldi 3306 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( Q `  N
) ^ 2 )  e.  ZZ )
9391nnne0d 10000 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( Q `  N
) ^ 2 )  =/=  0 )
94 dvdsval2 12810 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( Q `  N ) ^ 2 )  e.  ZZ  /\  ( ( Q `  N ) ^ 2 )  =/=  0  /\  N  e.  ZZ )  ->  ( ( ( Q `  N ) ^ 2 )  ||  N 
<->  ( N  /  (
( Q `  N
) ^ 2 ) )  e.  ZZ ) )
9592, 93, 14, 94syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( ( Q `  N ) ^ 2 )  ||  N  <->  ( N  /  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) )  e.  ZZ ) )
9660, 95mpbid 202 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  /  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) )  e.  ZZ )
9796ad2antrr 707 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( N  /  (
( Q `  N
) ^ 2 ) )  e.  ZZ )
9892ad2antrr 707 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N ) ^ 2 )  e.  ZZ )
99 dvdscmul 12831 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( K ^ 2 )  e.  ZZ  /\  ( N  /  (
( Q `  N
) ^ 2 ) )  e.  ZZ  /\  ( ( Q `  N ) ^ 2 )  e.  ZZ )  ->  ( ( K ^ 2 )  ||  ( N  /  (
( Q `  N
) ^ 2 ) )  ->  ( (
( Q `  N
) ^ 2 )  x.  ( K ^
2 ) )  ||  ( ( ( Q `
 N ) ^
2 )  x.  ( N  /  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) ) ) ) )
10090, 97, 98, 99syl3anc 1184 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( K ^
2 )  ||  ( N  /  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) )  -> 
( ( ( Q `
 N ) ^
2 )  x.  ( K ^ 2 ) ) 
||  ( ( ( Q `  N ) ^ 2 )  x.  ( N  /  (
( Q `  N
) ^ 2 ) ) ) ) )
10186, 100mpd 15 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( ( Q `
 N ) ^
2 )  x.  ( K ^ 2 ) ) 
||  ( ( ( Q `  N ) ^ 2 )  x.  ( N  /  (
( Q `  N
) ^ 2 ) ) ) )
10262adantr 452 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( Q `  N
)  e.  CC )
10387nncnd 9972 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  ->  K  e.  CC )
104102, 103sqmuld 11490 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( ( Q `
 N )  x.  K ) ^ 2 )  =  ( ( ( Q `  N
) ^ 2 )  x.  ( K ^
2 ) ) )
105104eqcomd 2409 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( ( Q `
 N ) ^
2 )  x.  ( K ^ 2 ) )  =  ( ( ( Q `  N )  x.  K ) ^
2 ) )
106 nncn 9964 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  CC )
107106ad2antrr 707 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  ->  N  e.  CC )
10891ad2antrr 707 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N ) ^ 2 )  e.  NN )
109108nncnd 9972 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N ) ^ 2 )  e.  CC )
11093ad2antrr 707 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N ) ^ 2 )  =/=  0 )
111107, 109, 110divcan2d 9748 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( ( Q `
 N ) ^
2 )  x.  ( N  /  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) ) )  =  N )
112101, 105, 1113brtr3d 4201 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( ( Q `
 N )  x.  K ) ^ 2 )  ||  N )
113 oveq1 6047 . . . . . . . . 9  |-  ( r  =  ( ( Q `
 N )  x.  K )  ->  (
r ^ 2 )  =  ( ( ( Q `  N )  x.  K ) ^
2 ) )
114113breq1d 4182 . . . . . . . 8  |-  ( r  =  ( ( Q `
 N )  x.  K )  ->  (
( r ^ 2 )  ||  N  <->  ( (
( Q `  N
)  x.  K ) ^ 2 )  ||  N ) )
115114elrab 3052 . . . . . . 7  |-  ( ( ( Q `  N
)  x.  K )  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 )  ||  N }  <->  ( ( ( Q `  N )  x.  K )  e.  NN  /\  ( ( ( Q `  N
)  x.  K ) ^ 2 )  ||  N ) )
11685, 112, 115sylanbrc 646 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  K
)  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N } )
117 suprzub 10523 . . . . . 6  |-  ( ( { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N }  C_  ZZ  /\  E. x  e.  ZZ  A. z  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } z  <_  x  /\  ( ( Q `  N )  x.  K
)  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N } )  ->  ( ( Q `
 N )  x.  K )  <_  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } ,  RR ,  <  ) )
11883, 84, 116, 117syl3anc 1184 . . . . 5  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  K
)  <_  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } ,  RR ,  <  ) )
1198ad2antrr 707 . . . . 5  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( Q `  N
)  =  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } ,  RR ,  <  ) )
120118, 119breqtrrd 4198 . . . 4  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  K
)  <_  ( Q `  N ) )
12182, 120mtand 641 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  ->  -.  ( K ^ 2 )  ||  ( N  /  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) ) )
122121ex 424 . 2  |-  ( N  e.  NN  ->  ( K  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  ->  -.  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) ) )
12354, 60, 1223jca 1134 1  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( Q `  N
)  e.  NN  /\  ( ( Q `  N ) ^ 2 )  ||  N  /\  ( K  e.  ( ZZ>=
`  2 )  ->  -.  ( K ^ 2 )  ||  ( N  /  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359    /\ w3a 936    = wceq 1649    e. wcel 1721    =/= wne 2567   A.wral 2666   E.wrex 2667   {crab 2670    C_ wss 3280   (/)c0 3588   class class class wbr 4172    e. cmpt 4226   ` cfv 5413  (class class class)co 6040   supcsup 7403   CCcc 8944   RRcr 8945   0cc0 8946   1c1 8947    x. cmul 8951    < clt 9076    <_ cle 9077    / cdiv 9633   NNcn 9956   2c2 10005   ZZcz 10238   ZZ>=cuz 10444   ^cexp 11337    || cdivides 12807
This theorem is referenced by:  prmreclem2  13240  prmreclem3  13241
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1662  ax-8 1683  ax-13 1723  ax-14 1725  ax-6 1740  ax-7 1745  ax-11 1757  ax-12 1946  ax-ext 2385  ax-sep 4290  ax-nul 4298  ax-pow 4337  ax-pr 4363  ax-un 4660  ax-cnex 9002  ax-resscn 9003  ax-1cn 9004  ax-icn 9005  ax-addcl 9006  ax-addrcl 9007  ax-mulcl 9008  ax-mulrcl 9009  ax-mulcom 9010  ax-addass 9011  ax-mulass 9012  ax-distr 9013  ax-i2m1 9014  ax-1ne0 9015  ax-1rid 9016  ax-rnegex 9017  ax-rrecex 9018  ax-cnre 9019  ax-pre-lttri 9020  ax-pre-lttrn 9021  ax-pre-ltadd 9022  ax-pre-mulgt0 9023
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2258  df-mo 2259  df-clab 2391  df-cleq 2397  df-clel 2400  df-nfc 2529  df-ne 2569  df-nel 2570  df-ral 2671  df-rex 2672  df-reu 2673  df-rmo 2674  df-rab 2675  df-v 2918  df-sbc 3122  df-csb 3212  df-dif 3283  df-un 3285  df-in 3287  df-ss 3294  df-pss 3296  df-nul 3589  df-if 3700  df-pw 3761  df-sn 3780  df-pr 3781  df-tp 3782  df-op 3783  df-uni 3976  df-iun 4055  df-br 4173  df-opab 4227  df-mpt 4228  df-tr 4263  df-eprel 4454  df-id 4458  df-po 4463  df-so 4464  df-fr 4501  df-we 4503  df-ord 4544  df-on 4545  df-lim 4546  df-suc 4547  df-om 4805  df-xp 4843  df-rel 4844  df-cnv 4845  df-co 4846  df-dm 4847  df-rn 4848  df-res 4849  df-ima 4850  df-iota 5377  df-fun 5415  df-fn 5416  df-f 5417  df-f1 5418  df-fo 5419  df-f1o 5420  df-fv 5421  df-ov 6043  df-oprab 6044  df-mpt2 6045  df-2nd 6309  df-riota 6508  df-recs 6592  df-rdg 6627  df-er 6864  df-en 7069  df-dom 7070  df-sdom 7071  df-sup 7404  df-pnf 9078  df-mnf 9079  df-xr 9080  df-ltxr 9081  df-le 9082  df-sub 9249  df-neg 9250  df-div 9634  df-nn 9957  df-2 10014  df-n0 10178  df-z 10239  df-uz 10445  df-seq 11279  df-exp 11338  df-dvds 12808
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