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Theorem prmreclem1 12837
Description: Lemma for prmrec 12843. 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
StepHypRef Expression
1 ssrab2 3179 . . 3  |-  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N }  C_  NN
2 breq2 3924 . . . . . . 7  |-  ( n  =  N  ->  (
( r ^ 2 )  ||  n  <->  ( r ^ 2 )  ||  N ) )
32rabbidv 2719 . . . . . 6  |-  ( n  =  N  ->  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  n }  =  { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } )
43supeq1d 7083 . . . . 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 8783 . . . . . 6  |-  <  Or  RR
76supex 7098 . . . . 5  |-  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } ,  RR ,  <  )  e.  _V
84, 5, 7fvmpt 5454 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  ( Q `  N )  =  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N } ,  RR ,  <  ) )
9 nnssz 9922 . . . . . . 7  |-  NN  C_  ZZ
101, 9sstri 3109 . . . . . 6  |-  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N }  C_  ZZ
1110a1i 12 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N }  C_  ZZ )
12 1nn 9637 . . . . . . . 8  |-  1  e.  NN
1312a1i 12 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  1  e.  NN )
14 nnz 9924 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  ZZ )
15 1dvds 12417 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  ZZ  ->  1  ||  N )
1614, 15syl 17 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  1  ||  N )
17 oveq1 5717 . . . . . . . . . 10  |-  ( r  =  1  ->  (
r ^ 2 )  =  ( 1 ^ 2 ) )
18 sq1 11076 . . . . . . . . . 10  |-  ( 1 ^ 2 )  =  1
1917, 18syl6eq 2301 . . . . . . . . 9  |-  ( r  =  1  ->  (
r ^ 2 )  =  1 )
2019breq1d 3930 . . . . . . . 8  |-  ( r  =  1  ->  (
( r ^ 2 )  ||  N  <->  1  ||  N ) )
2120elrab 2860 . . . . . . 7  |-  ( 1  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 )  ||  N }  <->  ( 1  e.  NN  /\  1  ||  N ) )
2213, 16, 21sylanbrc 648 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  1  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } )
23 ne0i 3368 . . . . . 6  |-  ( 1  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 )  ||  N }  ->  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N }  =/=  (/) )
2422, 23syl 17 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N }  =/=  (/) )
25 nnz 9924 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  NN  ->  z  e.  ZZ )
26 zsqcl 11052 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  ZZ  ->  (
z ^ 2 )  e.  ZZ )
2725, 26syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  e.  NN  ->  (
z ^ 2 )  e.  ZZ )
28 id 21 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  NN )
29 dvdsle 12448 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( z ^ 2 )  e.  ZZ  /\  N  e.  NN )  ->  ( ( z ^
2 )  ||  N  ->  ( z ^ 2 )  <_  N )
)
3027, 28, 29syl2anr 466 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  ( ( z ^
2 )  ||  N  ->  ( z ^ 2 )  <_  N )
)
31 nnlesq 11084 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  NN  ->  z  <_  ( z ^ 2 ) )
3231adantl 454 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  z  <_  ( z ^ 2 ) )
33 nnre 9633 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  NN  ->  z  e.  RR )
3433adantl 454 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  z  e.  RR )
3534resqcld 11149 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  ( z ^ 2 )  e.  RR )
36 nnre 9633 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  RR )
3736adantr 453 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  N  e.  RR )
38 letr 8794 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( z  e.  RR  /\  ( z ^ 2 )  e.  RR  /\  N  e.  RR )  ->  ( ( z  <_ 
( z ^ 2 )  /\  ( z ^ 2 )  <_  N )  ->  z  <_  N ) )
3934, 35, 37, 38syl3anc 1187 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  z  e.  NN )  ->  ( ( z  <_ 
( z ^ 2 )  /\  ( z ^ 2 )  <_  N )  ->  z  <_  N ) )
4032, 39mpand 659 . . . . . . . . 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 2588 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  A. z  e.  NN  ( ( z ^ 2 )  ||  N  ->  z  <_  N
) )
43 oveq1 5717 . . . . . . . . 9  |-  ( r  =  z  ->  (
r ^ 2 )  =  ( z ^
2 ) )
4443breq1d 3930 . . . . . . . 8  |-  ( r  =  z  ->  (
( r ^ 2 )  ||  N  <->  ( z ^ 2 )  ||  N ) )
4544ralrab 2864 . . . . . . 7  |-  ( A. z  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 )  ||  N } z  <_  N  <->  A. z  e.  NN  (
( z ^ 2 )  ||  N  -> 
z  <_  N )
)
4642, 45sylibr 205 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  A. z  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } z  <_  N
)
47 breq2 3924 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  N  ->  (
z  <_  x  <->  z  <_  N ) )
4847ralbidv 2527 . . . . . . 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
) )
4948rcla4ev 2821 . . . . . 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 645 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  E. x  e.  ZZ  A. z  e. 
{ r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } z  <_  x
)
51 suprzcl2 10187 . . . . 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 1187 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  sup ( { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } ,  RR ,  <  )  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N } )
538, 52eqeltrd 2327 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  ( Q `  N )  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N } )
541, 53sseldi 3101 . 2  |-  ( N  e.  NN  ->  ( Q `  N )  e.  NN )
55 oveq1 5717 . . . . . 6  |-  ( z  =  ( Q `  N )  ->  (
z ^ 2 )  =  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) )
5655breq1d 3930 . . . . 5  |-  ( z  =  ( Q `  N )  ->  (
( z ^ 2 )  ||  N  <->  ( ( Q `  N ) ^ 2 )  ||  N ) )
5744cbvrabv 2726 . . . . 5  |-  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 ) 
||  N }  =  { z  e.  NN  |  ( z ^
2 )  ||  N }
5856, 57elrab2 2862 . . . 4  |-  ( ( Q `  N )  e.  { r  e.  NN  |  ( r ^ 2 )  ||  N }  <->  ( ( Q `
 N )  e.  NN  /\  ( ( Q `  N ) ^ 2 )  ||  N ) )
5953, 58sylib 190 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( Q `  N
)  e.  NN  /\  ( ( Q `  N ) ^ 2 )  ||  N ) )
6059simprd 451 . 2  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( Q `  N
) ^ 2 ) 
||  N )
6154adantr 453 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( Q `  N
)  e.  NN )
6261nncnd 9642 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( Q `  N
)  e.  CC )
6362mulid1d 8732 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  1 )  =  ( Q `
 N ) )
64 eluz2b2 10169 . . . . . . . . 9  |-  ( K  e.  ( ZZ>= `  2
)  <->  ( K  e.  NN  /\  1  < 
K ) )
6564simprbi 452 . . . . . . . 8  |-  ( K  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  1  <  K )
6665adantl 454 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
1  <  K )
67 1re 8717 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  RR
6867a1i 12 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
1  e.  RR )
6964simplbi 448 . . . . . . . . . 10  |-  ( K  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  K  e.  NN )
7069adantl 454 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  ->  K  e.  NN )
7170nnred 9641 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  ->  K  e.  RR )
7261nnred 9641 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( Q `  N
)  e.  RR )
7361nngt0d 9669 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
0  <  ( Q `  N ) )
74 ltmul2 9487 . . . . . . . 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 1191 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( 1  <  K  <->  ( ( Q `  N
)  x.  1 )  <  ( ( Q `
 N )  x.  K ) ) )
7666, 75mpbid 203 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  1 )  <  ( ( Q `  N )  x.  K ) )
7763, 76eqbrtrrd 3942 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( Q `  N
)  <  ( ( Q `  N )  x.  K ) )
78 nnmulcl 9649 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( Q `  N
)  e.  NN  /\  K  e.  NN )  ->  ( ( Q `  N )  x.  K
)  e.  NN )
7954, 69, 78syl2an 465 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  K
)  e.  NN )
8079nnred 9641 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  K
)  e.  RR )
8172, 80ltnled 8846 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  -> 
( ( Q `  N )  <  (
( Q `  N
)  x.  K )  <->  -.  ( ( Q `  N )  x.  K
)  <_  ( Q `  N ) ) )
8277, 81mpbid 203 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  ->  -.  ( ( Q `  N )  x.  K
)  <_  ( Q `  N ) )
8310a1i 12 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  ->  { r  e.  NN  |  ( r ^
2 )  ||  N }  C_  ZZ )
8450ad2antrr 709 . . . . . 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 453 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  K
)  e.  NN )
86 simpr 449 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( K ^ 2 )  ||  ( N  /  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) ) )
8770adantr 453 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  ->  K  e.  NN )
8887nnsqcld 11143 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( K ^ 2 )  e.  NN )
89 nnz 9924 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( K ^ 2 )  e.  NN  ->  ( K ^ 2 )  e.  ZZ )
9088, 89syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( K ^ 2 )  e.  ZZ )
9154nnsqcld 11143 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( Q `  N
) ^ 2 )  e.  NN )
929, 91sseldi 3101 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( Q `  N
) ^ 2 )  e.  ZZ )
9391nnne0d 9670 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( Q `  N
) ^ 2 )  =/=  0 )
94 divides2 12408 . . . . . . . . . . . . 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 1187 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( ( Q `  N ) ^ 2 )  ||  N  <->  ( N  /  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) )  e.  ZZ ) )
9660, 95mpbid 203 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  /  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) )  e.  ZZ )
9796ad2antrr 709 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( N  /  (
( Q `  N
) ^ 2 ) )  e.  ZZ )
9892ad2antrr 709 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N ) ^ 2 )  e.  ZZ )
99 dvdscmul 12429 . . . . . . . . . 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 1187 . . . . . . . . 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 16 . . . . . . . 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 453 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( Q `  N
)  e.  CC )
10387nncnd 9642 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  ->  K  e.  CC )
104102, 103sqmuld 11135 . . . . . . . . 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 2258 . . . . . . . 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 9634 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  CC )
107106ad2antrr 709 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  ->  N  e.  CC )
10891ad2antrr 709 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N ) ^ 2 )  e.  NN )
109108nncnd 9642 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N ) ^ 2 )  e.  CC )
11093ad2antrr 709 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N ) ^ 2 )  =/=  0 )
111107, 109, 110divcan2d 9418 . . . . . . . 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 3949 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( ( Q `
 N )  x.  K ) ^ 2 )  ||  N )
113 oveq1 5717 . . . . . . . . 9  |-  ( r  =  ( ( Q `
 N )  x.  K )  ->  (
r ^ 2 )  =  ( ( ( Q `  N )  x.  K ) ^
2 ) )
114113breq1d 3930 . . . . . . . 8  |-  ( r  =  ( ( Q `
 N )  x.  K )  ->  (
( r ^ 2 )  ||  N  <->  ( (
( Q `  N
)  x.  K ) ^ 2 )  ||  N ) )
115114elrab 2860 . . . . . . 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 648 . . . . . 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 10188 . . . . . 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 1187 . . . . 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 709 . . . . 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 3946 . . . 4  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  /\  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) )  -> 
( ( Q `  N )  x.  K
)  <_  ( Q `  N ) )
12182, 120mtand 643 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )  ->  -.  ( K ^ 2 )  ||  ( N  /  ( ( Q `
 N ) ^
2 ) ) )
122121ex 425 . 2  |-  ( N  e.  NN  ->  ( K  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  ->  -.  ( K ^ 2 ) 
||  ( N  / 
( ( Q `  N ) ^ 2 ) ) ) )
12354, 60, 1223jca 1137 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 5    -> wi 6    <-> wb 178    /\ wa 360    /\ w3a 939    = wceq 1619    e. wcel 1621    =/= wne 2412   A.wral 2509   E.wrex 2510   {crab 2512    C_ wss 3078   (/)c0 3362   class class class wbr 3920    e. cmpt 3974   ` cfv 4592  (class class class)co 5710   supcsup 7077   CCcc 8615   RRcr 8616   0cc0 8617   1c1 8618    x. cmul 8622    < clt 8747    <_ cle 8748    / cdiv 9303   NNcn 9626   2c2 9675   ZZcz 9903   ZZ>=cuz 10109   ^cexp 10982    || cdivides 12405
This theorem is referenced by:  prmreclem2  12838  prmreclem3  12839
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-5 1533  ax-6 1534  ax-7 1535  ax-gen 1536  ax-8 1623  ax-11 1624  ax-13 1625  ax-14 1626  ax-17 1628  ax-12o 1664  ax-10 1678  ax-9 1684  ax-4 1692  ax-16 1926  ax-ext 2234  ax-sep 4038  ax-nul 4046  ax-pow 4082  ax-pr 4108  ax-un 4403  ax-cnex 8673  ax-resscn 8674  ax-1cn 8675  ax-icn 8676  ax-addcl 8677  ax-addrcl 8678  ax-mulcl 8679  ax-mulrcl 8680  ax-mulcom 8681  ax-addass 8682  ax-mulass 8683  ax-distr 8684  ax-i2m1 8685  ax-1ne0 8686  ax-1rid 8687  ax-rnegex 8688  ax-rrecex 8689  ax-cnre 8690  ax-pre-lttri 8691  ax-pre-lttrn 8692  ax-pre-ltadd 8693  ax-pre-mulgt0 8694
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 940  df-3an 941  df-tru 1315  df-ex 1538  df-nf 1540  df-sb 1883  df-eu 2118  df-mo 2119  df-clab 2240  df-cleq 2246  df-clel 2249  df-nfc 2374  df-ne 2414  df-nel 2415  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rab 2516  df-v 2729  df-sbc 2922  df-csb 3010  df-dif 3081  df-un 3083  df-in 3085  df-ss 3089  df-pss 3091  df-nul 3363  df-if 3471  df-pw 3532  df-sn 3550  df-pr 3551  df-tp 3552  df-op 3553  df-uni 3728  df-iun 3805  df-br 3921  df-opab 3975  df-mpt 3976  df-tr 4011  df-eprel 4198  df-id 4202  df-po 4207  df-so 4208  df-fr 4245  df-we 4247  df-ord 4288  df-on 4289  df-lim 4290  df-suc 4291  df-om 4548  df-xp 4594  df-rel 4595  df-cnv 4596  df-co 4597  df-dm 4598  df-rn 4599  df-res 4600  df-ima 4601  df-fun 4602  df-fn 4603  df-f 4604  df-f1 4605  df-fo 4606  df-f1o 4607  df-fv 4608  df-ov 5713  df-oprab 5714  df-mpt2 5715  df-2nd 5975  df-iota 6143  df-riota 6190  df-recs 6274  df-rdg 6309  df-er 6546  df-en 6750  df-dom 6751  df-sdom 6752  df-sup 7078  df-pnf 8749  df-mnf 8750  df-xr 8751  df-ltxr 8752  df-le 8753  df-sub 8919  df-neg 8920  df-div 9304  df-n 9627  df-2 9684  df-n0 9845  df-z 9904  df-uz 10110  df-seq 10925  df-exp 10983  df-divides 12406
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