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Theorem facndiv 11317
Description: No natural number (greater than one) divides the factorial plus one of an equal or larger number. (Contributed by NM, 3-May-2005.)
Assertion
Ref Expression
facndiv  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  -.  ( ( ( ! `
 M )  +  1 )  /  N
)  e.  ZZ )

Proof of Theorem facndiv
StepHypRef Expression
1 nnre 9769 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  RR )
2 recnz 10103 . . . 4  |-  ( ( N  e.  RR  /\  1  <  N )  ->  -.  ( 1  /  N
)  e.  ZZ )
31, 2sylan 457 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  1  <  N )  ->  -.  ( 1  /  N
)  e.  ZZ )
43ad2ant2lr 728 . 2  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  -.  ( 1  /  N
)  e.  ZZ )
5 facdiv 11316 . . . . . . 7  |-  ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN  /\  N  <_  M )  ->  (
( ! `  M
)  /  N )  e.  NN )
653expa 1151 . . . . . 6  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  N  <_  M
)  ->  ( ( ! `  M )  /  N )  e.  NN )
76nnzd 10132 . . . . 5  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  N  <_  M
)  ->  ( ( ! `  M )  /  N )  e.  ZZ )
87adantrl 696 . . . 4  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ! `  M
)  /  N )  e.  ZZ )
9 zsubcl 10077 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ( ! `
 M )  +  1 )  /  N
)  e.  ZZ  /\  ( ( ! `  M )  /  N
)  e.  ZZ )  ->  ( ( ( ( ! `  M
)  +  1 )  /  N )  -  ( ( ! `  M )  /  N
) )  e.  ZZ )
109ex 423 . . . 4  |-  ( ( ( ( ! `  M )  +  1 )  /  N )  e.  ZZ  ->  (
( ( ! `  M )  /  N
)  e.  ZZ  ->  ( ( ( ( ! `
 M )  +  1 )  /  N
)  -  ( ( ! `  M )  /  N ) )  e.  ZZ ) )
118, 10syl5com 26 . . 3  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ( ( ! `
 M )  +  1 )  /  N
)  e.  ZZ  ->  ( ( ( ( ! `
 M )  +  1 )  /  N
)  -  ( ( ! `  M )  /  N ) )  e.  ZZ ) )
12 faccl 11314 . . . . . . . . 9  |-  ( M  e.  NN0  ->  ( ! `
 M )  e.  NN )
1312nncnd 9778 . . . . . . . 8  |-  ( M  e.  NN0  ->  ( ! `
 M )  e.  CC )
14 peano2cn 9000 . . . . . . . 8  |-  ( ( ! `  M )  e.  CC  ->  (
( ! `  M
)  +  1 )  e.  CC )
1513, 14syl 15 . . . . . . 7  |-  ( M  e.  NN0  ->  ( ( ! `  M )  +  1 )  e.  CC )
1615ad2antrr 706 . . . . . 6  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ! `  M
)  +  1 )  e.  CC )
1713ad2antrr 706 . . . . . 6  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  ( ! `  M )  e.  CC )
18 nncn 9770 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  CC )
19 nnne0 9794 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  N  =/=  0 )
2018, 19jca 518 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  e.  CC  /\  N  =/=  0 ) )
2120ad2antlr 707 . . . . . 6  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  ( N  e.  CC  /\  N  =/=  0 ) )
22 divsubdir 9472 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( ! `  M )  +  1 )  e.  CC  /\  ( ! `  M )  e.  CC  /\  ( N  e.  CC  /\  N  =/=  0 ) )  -> 
( ( ( ( ! `  M )  +  1 )  -  ( ! `  M ) )  /  N )  =  ( ( ( ( ! `  M
)  +  1 )  /  N )  -  ( ( ! `  M )  /  N
) ) )
2316, 17, 21, 22syl3anc 1182 . . . . 5  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ( ( ! `
 M )  +  1 )  -  ( ! `  M )
)  /  N )  =  ( ( ( ( ! `  M
)  +  1 )  /  N )  -  ( ( ! `  M )  /  N
) ) )
24 ax-1cn 8811 . . . . . . . 8  |-  1  e.  CC
25 pncan2 9074 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ! `  M
)  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( ( ( ! `
 M )  +  1 )  -  ( ! `  M )
)  =  1 )
2613, 24, 25sylancl 643 . . . . . . 7  |-  ( M  e.  NN0  ->  ( ( ( ! `  M
)  +  1 )  -  ( ! `  M ) )  =  1 )
2726oveq1d 5889 . . . . . 6  |-  ( M  e.  NN0  ->  ( ( ( ( ! `  M )  +  1 )  -  ( ! `
 M ) )  /  N )  =  ( 1  /  N
) )
2827ad2antrr 706 . . . . 5  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ( ( ! `
 M )  +  1 )  -  ( ! `  M )
)  /  N )  =  ( 1  /  N ) )
2923, 28eqtr3d 2330 . . . 4  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ( ( ! `
 M )  +  1 )  /  N
)  -  ( ( ! `  M )  /  N ) )  =  ( 1  /  N ) )
3029eleq1d 2362 . . 3  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ( ( ( ! `  M )  +  1 )  /  N )  -  (
( ! `  M
)  /  N ) )  e.  ZZ  <->  ( 1  /  N )  e.  ZZ ) )
3111, 30sylibd 205 . 2  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ( ( ! `
 M )  +  1 )  /  N
)  e.  ZZ  ->  ( 1  /  N )  e.  ZZ ) )
324, 31mtod 168 1  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  -.  ( ( ( ! `
 M )  +  1 )  /  N
)  e.  ZZ )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    /\ wa 358    = wceq 1632    e. wcel 1696    =/= wne 2459   class class class wbr 4039   ` cfv 5271  (class class class)co 5874   CCcc 8751   RRcr 8752   0cc0 8753   1c1 8754    + caddc 8756    < clt 8883    <_ cle 8884    - cmin 9053    / cdiv 9439   NNcn 9762   NN0cn0 9981   ZZcz 10040   !cfa 11304
This theorem is referenced by:  infpnlem1  12973
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1536  ax-5 1547  ax-17 1606  ax-9 1644  ax-8 1661  ax-13 1698  ax-14 1700  ax-6 1715  ax-7 1720  ax-11 1727  ax-12 1878  ax-ext 2277  ax-sep 4157  ax-nul 4165  ax-pow 4204  ax-pr 4230  ax-un 4528  ax-cnex 8809  ax-resscn 8810  ax-1cn 8811  ax-icn 8812  ax-addcl 8813  ax-addrcl 8814  ax-mulcl 8815  ax-mulrcl 8816  ax-mulcom 8817  ax-addass 8818  ax-mulass 8819  ax-distr 8820  ax-i2m1 8821  ax-1ne0 8822  ax-1rid 8823  ax-rnegex 8824  ax-rrecex 8825  ax-cnre 8826  ax-pre-lttri 8827  ax-pre-lttrn 8828  ax-pre-ltadd 8829  ax-pre-mulgt0 8830
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1532  df-nf 1535  df-sb 1639  df-eu 2160  df-mo 2161  df-clab 2283  df-cleq 2289  df-clel 2292  df-nfc 2421  df-ne 2461  df-nel 2462  df-ral 2561  df-rex 2562  df-reu 2563  df-rmo 2564  df-rab 2565  df-v 2803  df-sbc 3005  df-csb 3095  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-pss 3181  df-nul 3469  df-if 3579  df-pw 3640  df-sn 3659  df-pr 3660  df-tp 3661  df-op 3662  df-uni 3844  df-iun 3923  df-br 4040  df-opab 4094  df-mpt 4095  df-tr 4130  df-eprel 4321  df-id 4325  df-po 4330  df-so 4331  df-fr 4368  df-we 4370  df-ord 4411  df-on 4412  df-lim 4413  df-suc 4414  df-om 4673  df-xp 4711  df-rel 4712  df-cnv 4713  df-co 4714  df-dm 4715  df-rn 4716  df-res 4717  df-ima 4718  df-iota 5235  df-fun 5273  df-fn 5274  df-f 5275  df-f1 5276  df-fo 5277  df-f1o 5278  df-fv 5279  df-ov 5877  df-oprab 5878  df-mpt2 5879  df-2nd 6139  df-riota 6320  df-recs 6404  df-rdg 6439  df-er 6676  df-en 6880  df-dom 6881  df-sdom 6882  df-pnf 8885  df-mnf 8886  df-xr 8887  df-ltxr 8888  df-le 8889  df-sub 9055  df-neg 9056  df-div 9440  df-nn 9763  df-n0 9982  df-z 10041  df-uz 10247  df-seq 11063  df-fac 11305
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