Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  31prm Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 31prm 40050
Description: 31 is a prime number. In contrast to 37prm 15666, the proof of this theorem is not based on the "blanket" prmlem2 15665, but on isprm7 15258. Although the checks for non-divisibility by the primes 7 to 23 are not needed, the proof is much longer (regarding size) than the proof of 37prm 15666 (1810 characters compared with 1213 for 37prm 15666). The number of essential steps, however, is much smaller (138 compared with 213 for 37prm 15666). (Contributed by AV, 17-Aug-2021.) (Proof modification is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
31prm 31 ∈ ℙ

Proof of Theorem 31prm
StepHypRef Expression
1 2z 11286 . . 3 2 ∈ ℤ
2 3nn0 11187 . . . . 5 3 ∈ ℕ0
3 1nn0 11185 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
42, 3deccl 11388 . . . 4 31 ∈ ℕ0
54nn0zi 11279 . . 3 31 ∈ ℤ
6 3nn 11063 . . . 4 3 ∈ ℕ
7 2nn0 11186 . . . 4 2 ∈ ℕ0
8 2re 10967 . . . . 5 2 ∈ ℝ
9 9re 10984 . . . . 5 9 ∈ ℝ
10 2lt9 11105 . . . . 5 2 < 9
118, 9, 10ltleii 10039 . . . 4 2 ≤ 9
126, 3, 7, 11declei 11418 . . 3 2 ≤ 31
13 eluz2 11569 . . 3 (31 ∈ (ℤ‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ 31 ∈ ℤ ∧ 2 ≤ 31))
141, 5, 12, 13mpbir3an 1237 . 2 31 ∈ (ℤ‘2)
15 elun 3715 . . . . . 6 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) ↔ (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)))
16 elin 3758 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
17 vex 3176 . . . . . . . . . . 11 𝑛 ∈ V
1817elpr 4146 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {2, 3} ↔ (𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3))
19 0nn0 11184 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ ℕ0
20 2cn 10968 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℂ
2120mul02i 10104 . . . . . . . . . . . . 13 (0 · 2) = 0
22 1e0p1 11428 . . . . . . . . . . . . 13 1 = (0 + 1)
232, 19, 21, 22dec2dvds 15605 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 2 ∥ 31
24 breq1 4586 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 2 → (𝑛31 ↔ 2 ∥ 31))
2523, 24mtbiri 316 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 2 → ¬ 𝑛31)
26 3ndvds4 40048 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 3 ∥ 4
272, 33dvdsdec 14892 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ (3 + 1))
28 3p1e4 11030 . . . . . . . . . . . . . . 15 (3 + 1) = 4
2928breq2i 4591 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 ∥ (3 + 1) ↔ 3 ∥ 4)
3027, 29bitri 263 . . . . . . . . . . . . 13 (3 ∥ 31 ↔ 3 ∥ 4)
3126, 30mtbir 312 . . . . . . . . . . . 12 ¬ 3 ∥ 31
32 breq1 4586 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 3 → (𝑛31 ↔ 3 ∥ 31))
3331, 32mtbiri 316 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 3 → ¬ 𝑛31)
3425, 33jaoi 393 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 2 ∨ 𝑛 = 3) → ¬ 𝑛31)
3518, 34sylbi 206 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {2, 3} → ¬ 𝑛31)
3635adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {2, 3} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
3716, 36sylbi 206 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
38 elin 3758 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) ↔ (𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ))
3917elpr 4146 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ {4, 5} ↔ (𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5))
40 eleq1 2676 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ ↔ 4 ∈ ℙ))
41 4nprm 15245 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 4 ∈ ℙ
4241pm2.21i 115 . . . . . . . . . . . 12 (4 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31)
4340, 42syl6bi 242 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 4 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
44 1nn 10908 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ
45 1lt5 11080 . . . . . . . . . . . . . 14 1 < 5
462, 44, 45dec5dvds 15606 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 5 ∥ 31
47 breq1 4586 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 5 → (𝑛31 ↔ 5 ∥ 31))
4846, 47mtbiri 316 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 5 → ¬ 𝑛31)
4948a1d 25 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 5 → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5043, 49jaoi 393 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 = 4 ∨ 𝑛 = 5) → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5139, 50sylbi 206 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ {4, 5} → (𝑛 ∈ ℙ → ¬ 𝑛31))
5251imp 444 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ {4, 5} ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5338, 52sylbi 206 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
5437, 53jaoi 393 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ({2, 3} ∩ ℙ) ∨ 𝑛 ∈ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
5515, 54sylbi 206 . . . . 5 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ)) → ¬ 𝑛31)
56 indir 3834 . . . . 5 (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∩ ℙ) ∪ ({4, 5} ∩ ℙ))
5755, 56eleq2s 2706 . . . 4 (𝑛 ∈ (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
58 5nn0 11189 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℕ0
59 5re 10976 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℝ
60 5lt9 11102 . . . . . . . . . 10 5 < 9
6159, 9, 60ltleii 10039 . . . . . . . . 9 5 ≤ 9
62 2lt3 11072 . . . . . . . . 9 2 < 3
637, 2, 58, 3, 61, 62decleh 11417 . . . . . . . 8 25 ≤ 31
64 6nn 11066 . . . . . . . . 9 6 ∈ ℕ
65 1lt6 11085 . . . . . . . . 9 1 < 6
662, 3, 64, 65declt 11406 . . . . . . . 8 31 < 36
674nn0rei 11180 . . . . . . . . . 10 31 ∈ ℝ
68 0re 9919 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℝ
69 9pos 10999 . . . . . . . . . . . 12 0 < 9
7068, 9, 69ltleii 10039 . . . . . . . . . . 11 0 ≤ 9
716, 3, 19, 70declei 11418 . . . . . . . . . 10 0 ≤ 31
7267, 71pm3.2i 470 . . . . . . . . 9 (31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31)
73 flsqrt5 40047 . . . . . . . . . 10 ((31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31) → ((25 ≤ 31 ∧ 31 < 36) ↔ (⌊‘(√‘31)) = 5))
7473bicomd 212 . . . . . . . . 9 ((31 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 31) → ((⌊‘(√‘31)) = 5 ↔ (25 ≤ 31 ∧ 31 < 36)))
7572, 74ax-mp 5 . . . . . . . 8 ((⌊‘(√‘31)) = 5 ↔ (25 ≤ 31 ∧ 31 < 36))
7663, 66, 75mpbir2an 957 . . . . . . 7 (⌊‘(√‘31)) = 5
7776oveq2i 6560 . . . . . 6 (2...(⌊‘(√‘31))) = (2...5)
78 5nn 11065 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
7978nnzi 11278 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
80 3z 11287 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
811, 79, 803pm3.2i 1232 . . . . . . . 8 (2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ)
82 3re 10971 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℝ
838, 82, 62ltleii 10039 . . . . . . . . 9 2 ≤ 3
84 3lt5 11078 . . . . . . . . . 10 3 < 5
8582, 59, 84ltleii 10039 . . . . . . . . 9 3 ≤ 5
8683, 85pm3.2i 470 . . . . . . . 8 (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)
87 elfz2 12204 . . . . . . . 8 (3 ∈ (2...5) ↔ ((2 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ) ∧ (2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ 5)))
8881, 86, 87mpbir2an 957 . . . . . . 7 3 ∈ (2...5)
89 fzsplit 12238 . . . . . . 7 (3 ∈ (2...5) → (2...5) = ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5)))
9088, 89ax-mp 5 . . . . . 6 (2...5) = ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5))
91 df-3 10957 . . . . . . . . 9 3 = (2 + 1)
9291oveq2i 6560 . . . . . . . 8 (2...3) = (2...(2 + 1))
93 fzpr 12266 . . . . . . . . 9 (2 ∈ ℤ → (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)})
941, 93ax-mp 5 . . . . . . . 8 (2...(2 + 1)) = {2, (2 + 1)}
95 2p1e3 11028 . . . . . . . . 9 (2 + 1) = 3
9695preq2i 4216 . . . . . . . 8 {2, (2 + 1)} = {2, 3}
9792, 94, 963eqtri 2636 . . . . . . 7 (2...3) = {2, 3}
9828oveq1i 6559 . . . . . . . 8 ((3 + 1)...5) = (4...5)
99 df-5 10959 . . . . . . . . 9 5 = (4 + 1)
10099oveq2i 6560 . . . . . . . 8 (4...5) = (4...(4 + 1))
101 4z 11288 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
102 fzpr 12266 . . . . . . . . . 10 (4 ∈ ℤ → (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)})
103101, 102ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (4...(4 + 1)) = {4, (4 + 1)}
104 4p1e5 11031 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
105104preq2i 4216 . . . . . . . . 9 {4, (4 + 1)} = {4, 5}
106103, 105eqtri 2632 . . . . . . . 8 (4...(4 + 1)) = {4, 5}
10798, 100, 1063eqtri 2636 . . . . . . 7 ((3 + 1)...5) = {4, 5}
10897, 107uneq12i 3727 . . . . . 6 ((2...3) ∪ ((3 + 1)...5)) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
10977, 90, 1083eqtri 2636 . . . . 5 (2...(⌊‘(√‘31))) = ({2, 3} ∪ {4, 5})
110109ineq1i 3772 . . . 4 ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) = (({2, 3} ∪ {4, 5}) ∩ ℙ)
11157, 110eleq2s 2706 . . 3 (𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) → ¬ 𝑛31)
112111rgen 2906 . 2 𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31
113 isprm7 15258 . 2 (31 ∈ ℙ ↔ (31 ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑛 ∈ ((2...(⌊‘(√‘31))) ∩ ℙ) ¬ 𝑛31))
11414, 112, 113mpbir2an 957 1 31 ∈ ℙ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 195  wo 382  wa 383  w3a 1031   = wceq 1475  wcel 1977  wral 2896  cun 3538  cin 3539  {cpr 4127   class class class wbr 4583  cfv 5804  (class class class)co 6549  cr 9814  0cc0 9815  1c1 9816   + caddc 9818   < clt 9953  cle 9954  2c2 10947  3c3 10948  4c4 10949  5c5 10950  6c6 10951  9c9 10954  cz 11254  cdc 11369  cuz 11563  ...cfz 12197  cfl 12453  csqrt 13821  cdvds 14821  cprime 15223
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-pre-sup 9893
This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-2o 7448  df-oadd 7451  df-er 7629  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-sup 8231  df-inf 8232  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-nn 10898  df-2 10956  df-3 10957  df-4 10958  df-5 10959  df-6 10960  df-7 10961  df-8 10962  df-9 10963  df-n0 11170  df-z 11255  df-dec 11370  df-uz 11564  df-rp 11709  df-fz 12198  df-fl 12455  df-seq 12664  df-exp 12723  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689  df-sqrt 13823  df-abs 13824  df-dvds 14822  df-prm 15224
This theorem is referenced by:  m5prm  40051
  Copyright terms: Public domain W3C validator