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Theorem facndiv 11507
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 9940 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  RR )
2 recnz 10278 . . . 4  |-  ( ( N  e.  RR  /\  1  <  N )  ->  -.  ( 1  /  N
)  e.  ZZ )
31, 2sylan 458 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  1  <  N )  ->  -.  ( 1  /  N
)  e.  ZZ )
43ad2ant2lr 729 . 2  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  -.  ( 1  /  N
)  e.  ZZ )
5 facdiv 11506 . . . . . . 7  |-  ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN  /\  N  <_  M )  ->  (
( ! `  M
)  /  N )  e.  NN )
653expa 1153 . . . . . 6  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  N  <_  M
)  ->  ( ( ! `  M )  /  N )  e.  NN )
76nnzd 10307 . . . . 5  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  N  <_  M
)  ->  ( ( ! `  M )  /  N )  e.  ZZ )
87adantrl 697 . . . 4  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ! `  M
)  /  N )  e.  ZZ )
9 zsubcl 10252 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ( ! `
 M )  +  1 )  /  N
)  e.  ZZ  /\  ( ( ! `  M )  /  N
)  e.  ZZ )  ->  ( ( ( ( ! `  M
)  +  1 )  /  N )  -  ( ( ! `  M )  /  N
) )  e.  ZZ )
109ex 424 . . . 4  |-  ( ( ( ( ! `  M )  +  1 )  /  N )  e.  ZZ  ->  (
( ( ! `  M )  /  N
)  e.  ZZ  ->  ( ( ( ( ! `
 M )  +  1 )  /  N
)  -  ( ( ! `  M )  /  N ) )  e.  ZZ ) )
118, 10syl5com 28 . . 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 11504 . . . . . . . . 9  |-  ( M  e.  NN0  ->  ( ! `
 M )  e.  NN )
1312nncnd 9949 . . . . . . . 8  |-  ( M  e.  NN0  ->  ( ! `
 M )  e.  CC )
14 peano2cn 9171 . . . . . . . 8  |-  ( ( ! `  M )  e.  CC  ->  (
( ! `  M
)  +  1 )  e.  CC )
1513, 14syl 16 . . . . . . 7  |-  ( M  e.  NN0  ->  ( ( ! `  M )  +  1 )  e.  CC )
1615ad2antrr 707 . . . . . 6  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ! `  M
)  +  1 )  e.  CC )
1713ad2antrr 707 . . . . . 6  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  ( ! `  M )  e.  CC )
18 nncn 9941 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  CC )
19 nnne0 9965 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  N  =/=  0 )
2018, 19jca 519 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  e.  CC  /\  N  =/=  0 ) )
2120ad2antlr 708 . . . . . 6  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  ( N  e.  CC  /\  N  =/=  0 ) )
22 divsubdir 9643 . . . . . 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 1184 . . . . 5  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ( ( ! `
 M )  +  1 )  -  ( ! `  M )
)  /  N )  =  ( ( ( ( ! `  M
)  +  1 )  /  N )  -  ( ( ! `  M )  /  N
) ) )
24 ax-1cn 8982 . . . . . . . 8  |-  1  e.  CC
25 pncan2 9245 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ! `  M
)  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( ( ( ! `
 M )  +  1 )  -  ( ! `  M )
)  =  1 )
2613, 24, 25sylancl 644 . . . . . . 7  |-  ( M  e.  NN0  ->  ( ( ( ! `  M
)  +  1 )  -  ( ! `  M ) )  =  1 )
2726oveq1d 6036 . . . . . 6  |-  ( M  e.  NN0  ->  ( ( ( ( ! `  M )  +  1 )  -  ( ! `
 M ) )  /  N )  =  ( 1  /  N
) )
2827ad2antrr 707 . . . . 5  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ( ( ! `
 M )  +  1 )  -  ( ! `  M )
)  /  N )  =  ( 1  /  N ) )
2923, 28eqtr3d 2422 . . . 4  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ( ( ! `
 M )  +  1 )  /  N
)  -  ( ( ! `  M )  /  N ) )  =  ( 1  /  N ) )
3029eleq1d 2454 . . 3  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ( ( ( ! `  M )  +  1 )  /  N )  -  (
( ! `  M
)  /  N ) )  e.  ZZ  <->  ( 1  /  N )  e.  ZZ ) )
3111, 30sylibd 206 . 2  |-  ( ( ( M  e.  NN0  /\  N  e.  NN )  /\  ( 1  < 
N  /\  N  <_  M ) )  ->  (
( ( ( ! `
 M )  +  1 )  /  N
)  e.  ZZ  ->  ( 1  /  N )  e.  ZZ ) )
324, 31mtod 170 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 359    = wceq 1649    e. wcel 1717    =/= wne 2551   class class class wbr 4154   ` cfv 5395  (class class class)co 6021   CCcc 8922   RRcr 8923   0cc0 8924   1c1 8925    + caddc 8927    < clt 9054    <_ cle 9055    - cmin 9224    / cdiv 9610   NNcn 9933   NN0cn0 10154   ZZcz 10215   !cfa 11494
This theorem is referenced by:  infpnlem1  13206
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 1661  ax-8 1682  ax-13 1719  ax-14 1721  ax-6 1736  ax-7 1741  ax-11 1753  ax-12 1939  ax-ext 2369  ax-sep 4272  ax-nul 4280  ax-pow 4319  ax-pr 4345  ax-un 4642  ax-cnex 8980  ax-resscn 8981  ax-1cn 8982  ax-icn 8983  ax-addcl 8984  ax-addrcl 8985  ax-mulcl 8986  ax-mulrcl 8987  ax-mulcom 8988  ax-addass 8989  ax-mulass 8990  ax-distr 8991  ax-i2m1 8992  ax-1ne0 8993  ax-1rid 8994  ax-rnegex 8995  ax-rrecex 8996  ax-cnre 8997  ax-pre-lttri 8998  ax-pre-lttrn 8999  ax-pre-ltadd 9000  ax-pre-mulgt0 9001
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 2243  df-mo 2244  df-clab 2375  df-cleq 2381  df-clel 2384  df-nfc 2513  df-ne 2553  df-nel 2554  df-ral 2655  df-rex 2656  df-reu 2657  df-rmo 2658  df-rab 2659  df-v 2902  df-sbc 3106  df-csb 3196  df-dif 3267  df-un 3269  df-in 3271  df-ss 3278  df-pss 3280  df-nul 3573  df-if 3684  df-pw 3745  df-sn 3764  df-pr 3765  df-tp 3766  df-op 3767  df-uni 3959  df-iun 4038  df-br 4155  df-opab 4209  df-mpt 4210  df-tr 4245  df-eprel 4436  df-id 4440  df-po 4445  df-so 4446  df-fr 4483  df-we 4485  df-ord 4526  df-on 4527  df-lim 4528  df-suc 4529  df-om 4787  df-xp 4825  df-rel 4826  df-cnv 4827  df-co 4828  df-dm 4829  df-rn 4830  df-res 4831  df-ima 4832  df-iota 5359  df-fun 5397  df-fn 5398  df-f 5399  df-f1 5400  df-fo 5401  df-f1o 5402  df-fv 5403  df-ov 6024  df-oprab 6025  df-mpt2 6026  df-2nd 6290  df-riota 6486  df-recs 6570  df-rdg 6605  df-er 6842  df-en 7047  df-dom 7048  df-sdom 7049  df-pnf 9056  df-mnf 9057  df-xr 9058  df-ltxr 9059  df-le 9060  df-sub 9226  df-neg 9227  df-div 9611  df-nn 9934  df-n0 10155  df-z 10216  df-uz 10422  df-seq 11252  df-fac 11495
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