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Theorem ostth3 21320
Description: - Lemma for ostth 21321: p-adic case. (Contributed by Mario Carneiro, 10-Sep-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
qrng.q  |-  Q  =  (flds  QQ )
qabsabv.a  |-  A  =  (AbsVal `  Q )
padic.j  |-  J  =  ( q  e.  Prime  |->  ( x  e.  QQ  |->  if ( x  =  0 ,  0 ,  ( q ^ -u (
q  pCnt  x )
) ) ) )
ostth.k  |-  K  =  ( x  e.  QQ  |->  if ( x  =  0 ,  0 ,  1 ) )
ostth.1  |-  ( ph  ->  F  e.  A )
ostth3.2  |-  ( ph  ->  A. n  e.  NN  -.  1  <  ( F `
 n ) )
ostth3.3  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
ostth3.4  |-  ( ph  ->  ( F `  P
)  <  1 )
ostth3.5  |-  R  = 
-u ( ( log `  ( F `  P
) )  /  ( log `  P ) )
ostth3.6  |-  S  =  if ( ( F `
 P )  <_ 
( F `  p
) ,  ( F `
 p ) ,  ( F `  P
) )
Assertion
Ref Expression
ostth3  |-  ( ph  ->  E. a  e.  RR+  F  =  ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P ) `
 y )  ^ c  a ) ) )
Distinct variable groups:    n, p, y    n, K    x, n, a, p, q, y, ph    J, a, p, y    S, a    A, a, n, p, q, x, y    Q, n, x, y    F, a, n, p, q, y    P, a, p, q, x, y    R, a, p, q, y    x, F
Allowed substitution hints:    P( n)    Q( q, p, a)    R( x, n)    S( x, y, n, q, p)    J( x, n, q)    K( x, y, q, p, a)

Proof of Theorem ostth3
Dummy variables  k 
b are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ostth3.5 . . . 4  |-  R  = 
-u ( ( log `  ( F `  P
) )  /  ( log `  P ) )
2 ostth.1 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  F  e.  A )
3 ostth3.3 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
4 prmuz2 13085 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
53, 4syl 16 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
6 eluz2b2 10537 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( P  e.  ( ZZ>= `  2
)  <->  ( P  e.  NN  /\  1  < 
P ) )
75, 6sylib 189 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( P  e.  NN  /\  1  <  P ) )
87simpld 446 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  P  e.  NN )
9 nnq 10576 . . . . . . . . . 10  |-  ( P  e.  NN  ->  P  e.  QQ )
108, 9syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  P  e.  QQ )
11 qabsabv.a . . . . . . . . . 10  |-  A  =  (AbsVal `  Q )
12 qrng.q . . . . . . . . . . 11  |-  Q  =  (flds  QQ )
1312qrngbas 21301 . . . . . . . . . 10  |-  QQ  =  ( Base `  Q )
1411, 13abvcl 15900 . . . . . . . . 9  |-  ( ( F  e.  A  /\  P  e.  QQ )  ->  ( F `  P
)  e.  RR )
152, 10, 14syl2anc 643 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( F `  P
)  e.  RR )
168nnne0d 10033 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  P  =/=  0 )
1712qrng0 21303 . . . . . . . . . 10  |-  0  =  ( 0g `  Q )
1811, 13, 17abvgt0 15904 . . . . . . . . 9  |-  ( ( F  e.  A  /\  P  e.  QQ  /\  P  =/=  0 )  ->  0  <  ( F `  P
) )
192, 10, 16, 18syl3anc 1184 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  0  <  ( F `
 P ) )
2015, 19elrpd 10635 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( F `  P
)  e.  RR+ )
2120relogcld 20506 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( log `  ( F `  P )
)  e.  RR )
228nnred 10004 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  RR )
237simprd 450 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  1  <  P )
2422, 23rplogcld 20512 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( log `  P
)  e.  RR+ )
2521, 24rerpdivcld 10664 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( log `  ( F `  P )
)  /  ( log `  P ) )  e.  RR )
2625renegcld 9453 . . . 4  |-  ( ph  -> 
-u ( ( log `  ( F `  P
) )  /  ( log `  P ) )  e.  RR )
271, 26syl5eqel 2519 . . 3  |-  ( ph  ->  R  e.  RR )
28 ostth3.4 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( F `  P
)  <  1 )
29 1rp 10605 . . . . . . . . . 10  |-  1  e.  RR+
30 logltb 20482 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( F `  P
)  e.  RR+  /\  1  e.  RR+ )  ->  (
( F `  P
)  <  1  <->  ( log `  ( F `  P
) )  <  ( log `  1 ) ) )
3120, 29, 30sylancl 644 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( F `  P )  <  1  <->  ( log `  ( F `
 P ) )  <  ( log `  1
) ) )
3228, 31mpbid 202 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( log `  ( F `  P )
)  <  ( log `  1 ) )
33 log1 20468 . . . . . . . 8  |-  ( log `  1 )  =  0
3432, 33syl6breq 4243 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( log `  ( F `  P )
)  <  0 )
3524rpcnd 10639 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( log `  P
)  e.  CC )
3635mul01d 9254 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( log `  P
)  x.  0 )  =  0 )
3734, 36breqtrrd 4230 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( log `  ( F `  P )
)  <  ( ( log `  P )  x.  0 ) )
38 0re 9080 . . . . . . . 8  |-  0  e.  RR
3938a1i 11 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  0  e.  RR )
4021, 39, 24ltdivmuld 10684 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ( log `  ( F `  P
) )  /  ( log `  P ) )  <  0  <->  ( log `  ( F `  P
) )  <  (
( log `  P
)  x.  0 ) ) )
4137, 40mpbird 224 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( log `  ( F `  P )
)  /  ( log `  P ) )  <  0 )
4225lt0neg1d 9585 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ( log `  ( F `  P
) )  /  ( log `  P ) )  <  0  <->  0  <  -u ( ( log `  ( F `  P )
)  /  ( log `  P ) ) ) )
4341, 42mpbid 202 . . . 4  |-  ( ph  ->  0  <  -u (
( log `  ( F `  P )
)  /  ( log `  P ) ) )
4443, 1syl6breqr 4244 . . 3  |-  ( ph  ->  0  <  R )
4527, 44elrpd 10635 . 2  |-  ( ph  ->  R  e.  RR+ )
46 padic.j . . . . 5  |-  J  =  ( q  e.  Prime  |->  ( x  e.  QQ  |->  if ( x  =  0 ,  0 ,  ( q ^ -u (
q  pCnt  x )
) ) ) )
4712, 11, 46padicabvcxp 21314 . . . 4  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  R  e.  RR+ )  ->  (
y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P ) `  y
)  ^ c  R
) )  e.  A
)
483, 45, 47syl2anc 643 . . 3  |-  ( ph  ->  ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `
 P ) `  y )  ^ c  R ) )  e.  A )
49 fveq2 5719 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  P  ->  (
( J `  P
) `  y )  =  ( ( J `
 P ) `  P ) )
5049oveq1d 6087 . . . . . . . . 9  |-  ( y  =  P  ->  (
( ( J `  P ) `  y
)  ^ c  R
)  =  ( ( ( J `  P
) `  P )  ^ c  R )
)
51 eqid 2435 . . . . . . . . 9  |-  ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P
) `  y )  ^ c  R )
)  =  ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P
) `  y )  ^ c  R )
)
52 ovex 6097 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( J `  P
) `  P )  ^ c  R )  e.  _V
5350, 51, 52fvmpt 5797 . . . . . . . 8  |-  ( P  e.  QQ  ->  (
( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `
 P ) `  y )  ^ c  R ) ) `  P )  =  ( ( ( J `  P ) `  P
)  ^ c  R
) )
5410, 53syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P ) `
 y )  ^ c  R ) ) `  P )  =  ( ( ( J `  P ) `  P
)  ^ c  R
) )
5546padicval 21299 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  P  e.  QQ )  ->  (
( J `  P
) `  P )  =  if ( P  =  0 ,  0 ,  ( P ^ -u ( P  pCnt  P ) ) ) )
563, 10, 55syl2anc 643 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( J `  P ) `  P
)  =  if ( P  =  0 ,  0 ,  ( P ^ -u ( P 
pCnt  P ) ) ) )
5716neneqd 2614 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  -.  P  =  0 )
58 iffalse 3738 . . . . . . . . . 10  |-  ( -.  P  =  0  ->  if ( P  =  0 ,  0 ,  ( P ^ -u ( P  pCnt  P ) ) )  =  ( P ^ -u ( P 
pCnt  P ) ) )
5957, 58syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  if ( P  =  0 ,  0 ,  ( P ^ -u ( P  pCnt  P ) ) )  =  ( P ^ -u ( P 
pCnt  P ) ) )
608nncnd 10005 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  P  e.  CC )
6160exp1d 11506 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( P ^ 1 )  =  P )
6261oveq2d 6088 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( P  pCnt  ( P ^ 1 ) )  =  ( P  pCnt  P ) )
63 1z 10300 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  1  e.  ZZ
64 pcid 13234 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  1  e.  ZZ )  ->  ( P  pCnt  ( P ^
1 ) )  =  1 )
653, 63, 64sylancl 644 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( P  pCnt  ( P ^ 1 ) )  =  1 )
6662, 65eqtr3d 2469 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( P  pCnt  P
)  =  1 )
6766negeqd 9289 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  -> 
-u ( P  pCnt  P )  =  -u 1
)
6867oveq2d 6088 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( P ^ -u ( P  pCnt  P ) )  =  ( P ^ -u 1 ) )
69 znegcl 10302 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( 1  e.  ZZ  ->  -u 1  e.  ZZ )
7063, 69ax-mp 8 . . . . . . . . . . . 12  |-  -u 1  e.  ZZ
7170a1i 11 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  -> 
-u 1  e.  ZZ )
7260, 16, 71cxpexpzd 20590 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( P  ^ c  -u 1 )  =  ( P ^ -u 1
) )
7368, 72eqtr4d 2470 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( P ^ -u ( P  pCnt  P ) )  =  ( P  ^ c  -u 1 ) )
7456, 59, 733eqtrd 2471 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( J `  P ) `  P
)  =  ( P  ^ c  -u 1
) )
7574oveq1d 6087 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ( J `
 P ) `  P )  ^ c  R )  =  ( ( P  ^ c  -u 1 )  ^ c  R ) )
7627recnd 9103 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  R  e.  CC )
7776mulm1d 9474 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( -u 1  x.  R )  =  -u R )
781negeqi 9288 . . . . . . . . . . 11  |-  -u R  =  -u -u ( ( log `  ( F `  P
) )  /  ( log `  P ) )
7925recnd 9103 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( log `  ( F `  P )
)  /  ( log `  P ) )  e.  CC )
8079negnegd 9391 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  -> 
-u -u ( ( log `  ( F `  P
) )  /  ( log `  P ) )  =  ( ( log `  ( F `  P
) )  /  ( log `  P ) ) )
8178, 80syl5eq 2479 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  -> 
-u R  =  ( ( log `  ( F `  P )
)  /  ( log `  P ) ) )
8277, 81eqtrd 2467 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( -u 1  x.  R )  =  ( ( log `  ( F `  P )
)  /  ( log `  P ) ) )
8382oveq2d 6088 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( P  ^ c 
( -u 1  x.  R
) )  =  ( P  ^ c  ( ( log `  ( F `  P )
)  /  ( log `  P ) ) ) )
848nnrpd 10636 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  P  e.  RR+ )
8570zrei 10277 . . . . . . . . . 10  |-  -u 1  e.  RR
8685a1i 11 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  -> 
-u 1  e.  RR )
8784, 86, 76cxpmuld 20613 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( P  ^ c 
( -u 1  x.  R
) )  =  ( ( P  ^ c  -u 1 )  ^ c  R ) )
8860, 16, 79cxpefd 20591 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( P  ^ c 
( ( log `  ( F `  P )
)  /  ( log `  P ) ) )  =  ( exp `  (
( ( log `  ( F `  P )
)  /  ( log `  P ) )  x.  ( log `  P
) ) ) )
8921recnd 9103 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( log `  ( F `  P )
)  e.  CC )
9024rpne0d 10642 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( log `  P
)  =/=  0 )
9189, 35, 90divcan1d 9780 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( log `  ( F `  P
) )  /  ( log `  P ) )  x.  ( log `  P
) )  =  ( log `  ( F `
 P ) ) )
9291fveq2d 5723 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( exp `  (
( ( log `  ( F `  P )
)  /  ( log `  P ) )  x.  ( log `  P
) ) )  =  ( exp `  ( log `  ( F `  P ) ) ) )
9320reeflogd 20507 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( exp `  ( log `  ( F `  P ) ) )  =  ( F `  P ) )
9488, 92, 933eqtrd 2471 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( P  ^ c 
( ( log `  ( F `  P )
)  /  ( log `  P ) ) )  =  ( F `  P ) )
9583, 87, 943eqtr3d 2475 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( P  ^ c  -u 1 )  ^ c  R )  =  ( F `  P ) )
9654, 75, 953eqtrrd 2472 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( F `  P
)  =  ( ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P ) `  y
)  ^ c  R
) ) `  P
) )
97 fveq2 5719 . . . . . . 7  |-  ( P  =  p  ->  ( F `  P )  =  ( F `  p ) )
98 fveq2 5719 . . . . . . 7  |-  ( P  =  p  ->  (
( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `
 P ) `  y )  ^ c  R ) ) `  P )  =  ( ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `
 P ) `  y )  ^ c  R ) ) `  p ) )
9997, 98eqeq12d 2449 . . . . . 6  |-  ( P  =  p  ->  (
( F `  P
)  =  ( ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P ) `  y
)  ^ c  R
) ) `  P
)  <->  ( F `  p )  =  ( ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `
 P ) `  y )  ^ c  R ) ) `  p ) ) )
10096, 99syl5ibcom 212 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( P  =  p  ->  ( F `  p )  =  ( ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `
 P ) `  y )  ^ c  R ) ) `  p ) ) )
101100adantr 452 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  p  e.  Prime )  ->  ( P  =  p  ->  ( F `
 p )  =  ( ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P ) `
 y )  ^ c  R ) ) `  p ) ) )
102 prmnn 13070 . . . . . . . . 9  |-  ( p  e.  Prime  ->  p  e.  NN )
103102ad2antlr 708 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  p  e.  NN )
104 nnq 10576 . . . . . . . 8  |-  ( p  e.  NN  ->  p  e.  QQ )
105103, 104syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  p  e.  QQ )
106 fveq2 5719 . . . . . . . . 9  |-  ( y  =  p  ->  (
( J `  P
) `  y )  =  ( ( J `
 P ) `  p ) )
107106oveq1d 6087 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  p  ->  (
( ( J `  P ) `  y
)  ^ c  R
)  =  ( ( ( J `  P
) `  p )  ^ c  R )
)
108 ovex 6097 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( J `  P
) `  p )  ^ c  R )  e.  _V
109107, 51, 108fvmpt 5797 . . . . . . 7  |-  ( p  e.  QQ  ->  (
( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `
 P ) `  y )  ^ c  R ) ) `  p )  =  ( ( ( J `  P ) `  p
)  ^ c  R
) )
110105, 109syl 16 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  (
( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `
 P ) `  y )  ^ c  R ) ) `  p )  =  ( ( ( J `  P ) `  p
)  ^ c  R
) )
11176ad2antrr 707 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  R  e.  CC )
1121111cxpd 20586 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  (
1  ^ c  R
)  =  1 )
1133ad2antrr 707 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  P  e.  Prime )
11446padicval 21299 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  p  e.  QQ )  ->  (
( J `  P
) `  p )  =  if ( p  =  0 ,  0 ,  ( P ^ -u ( P  pCnt  p ) ) ) )
115113, 105, 114syl2anc 643 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  (
( J `  P
) `  p )  =  if ( p  =  0 ,  0 ,  ( P ^ -u ( P  pCnt  p ) ) ) )
116103nnne0d 10033 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  p  =/=  0 )
117116neneqd 2614 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  -.  p  =  0 )
118 iffalse 3738 . . . . . . . . . 10  |-  ( -.  p  =  0  ->  if ( p  =  0 ,  0 ,  ( P ^ -u ( P  pCnt  p ) ) )  =  ( P ^ -u ( P 
pCnt  p ) ) )
119117, 118syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  if ( p  =  0 ,  0 ,  ( P ^ -u ( P  pCnt  p ) ) )  =  ( P ^ -u ( P 
pCnt  p ) ) )
120 pceq0 13232 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  p  e.  NN )  ->  (
( P  pCnt  p
)  =  0  <->  -.  P  ||  p ) )
1213, 102, 120syl2an 464 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  p  e.  Prime )  ->  ( ( P  pCnt  p )  =  0  <->  -.  P  ||  p
) )
122 dvdsprm 13087 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( P  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  p  e.  Prime )  ->  ( P  ||  p  <->  P  =  p ) )
1235, 122sylan 458 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  p  e.  Prime )  ->  ( P  ||  p  <->  P  =  p
) )
124123necon3bbid 2632 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  p  e.  Prime )  ->  ( -.  P  ||  p  <->  P  =/=  p ) )
125121, 124bitrd 245 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  p  e.  Prime )  ->  ( ( P  pCnt  p )  =  0  <->  P  =/=  p
) )
126125biimpar 472 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  ( P  pCnt  p )  =  0 )
127126negeqd 9289 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  -u ( P  pCnt  p )  = 
-u 0 )
128 neg0 9336 . . . . . . . . . . . 12  |-  -u 0  =  0
129127, 128syl6eq 2483 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  -u ( P  pCnt  p )  =  0 )
130129oveq2d 6088 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  ( P ^ -u ( P 
pCnt  p ) )  =  ( P ^ 0 ) )
13160ad2antrr 707 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  P  e.  CC )
132131exp0d 11505 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  ( P ^ 0 )  =  1 )
133130, 132eqtrd 2467 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  ( P ^ -u ( P 
pCnt  p ) )  =  1 )
134115, 119, 1333eqtrd 2471 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  (
( J `  P
) `  p )  =  1 )
135134oveq1d 6087 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  (
( ( J `  P ) `  p
)  ^ c  R
)  =  ( 1  ^ c  R ) )
136 2re 10058 . . . . . . . . . . . . 13  |-  2  e.  RR
137136a1i 11 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  -> 
2  e.  RR )
138 ostth3.6 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  S  =  if ( ( F `
 P )  <_ 
( F `  p
) ,  ( F `
 p ) ,  ( F `  P
) )
1392ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  F  e.  A )
14011, 13abvcl 15900 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( F  e.  A  /\  p  e.  QQ )  ->  ( F `  p
)  e.  RR )
141139, 105, 140syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  ( F `  p )  e.  RR )
14211, 13, 17abvgt0 15904 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( F  e.  A  /\  p  e.  QQ  /\  p  =/=  0 )  ->  0  <  ( F `  p
) )
143139, 105, 116, 142syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  0  <  ( F `  p
) )
144141, 143elrpd 10635 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  ( F `  p )  e.  RR+ )
145144adantrr 698 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  -> 
( F `  p
)  e.  RR+ )
14620ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  -> 
( F `  P
)  e.  RR+ )
147 ifcl 3767 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( F `  p
)  e.  RR+  /\  ( F `  P )  e.  RR+ )  ->  if ( ( F `  P )  <_  ( F `  p ) ,  ( F `  p ) ,  ( F `  P ) )  e.  RR+ )
148145, 146, 147syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  if ( ( F `  P )  <_  ( F `  p ) ,  ( F `  p ) ,  ( F `  P ) )  e.  RR+ )
149138, 148syl5eqel 2519 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  S  e.  RR+ )
150149rprecred 10648 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  -> 
( 1  /  S
)  e.  RR )
151 simprr 734 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  -> 
( F `  p
)  <  1 )
15228ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  -> 
( F `  P
)  <  1 )
153 breq1 4207 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( F `  p )  =  if ( ( F `  P )  <_  ( F `  p ) ,  ( F `  p ) ,  ( F `  P ) )  -> 
( ( F `  p )  <  1  <->  if ( ( F `  P )  <_  ( F `  p ) ,  ( F `  p ) ,  ( F `  P ) )  <  1 ) )
154 breq1 4207 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( F `  P )  =  if ( ( F `  P )  <_  ( F `  p ) ,  ( F `  p ) ,  ( F `  P ) )  -> 
( ( F `  P )  <  1  <->  if ( ( F `  P )  <_  ( F `  p ) ,  ( F `  p ) ,  ( F `  P ) )  <  1 ) )
155153, 154ifboth 3762 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( F `  p
)  <  1  /\  ( F `  P )  <  1 )  ->  if ( ( F `  P )  <_  ( F `  p ) ,  ( F `  p ) ,  ( F `  P ) )  <  1 )
156151, 152, 155syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  if ( ( F `  P )  <_  ( F `  p ) ,  ( F `  p ) ,  ( F `  P ) )  <  1 )
157138, 156syl5eqbr 4237 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  S  <  1 )
158149reclt1d 10650 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  -> 
( S  <  1  <->  1  <  ( 1  /  S ) ) )
159157, 158mpbid 202 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  -> 
1  <  ( 1  /  S ) )
160 expnbnd 11496 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( 2  e.  RR  /\  ( 1  /  S
)  e.  RR  /\  1  <  ( 1  /  S ) )  ->  E. k  e.  NN  2  <  ( ( 1  /  S ) ^
k ) )
161137, 150, 159, 160syl3anc 1184 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  E. k  e.  NN  2  <  ( ( 1  /  S ) ^
k ) )
162149rpcnd 10639 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  S  e.  CC )
163162adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  S  e.  CC )
164149rpne0d 10642 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  S  =/=  0 )
165164adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  S  =/=  0 )
166 nnz 10292 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( k  e.  NN  ->  k  e.  ZZ )
167166adantl 453 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  k  e.  ZZ )
168163, 165, 167exprecd 11519 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( 1  /  S
) ^ k )  =  ( 1  / 
( S ^ k
) ) )
1692ad3antrrr 711 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  F  e.  A )
170 ax-1ne0 9048 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  1  =/=  0
17112qrng1 21304 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  1  =  ( 1r `  Q )
17211, 171, 17abv1z 15908 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( F  e.  A  /\  1  =/=  0 )  -> 
( F `  1
)  =  1 )
173169, 170, 172sylancl 644 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  ( F `  1 )  =  1 )
1748ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  P  e.  NN )
175 nnnn0 10217 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( k  e.  NN  ->  k  e.  NN0 )
176 nnexpcl 11382 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( P  e.  NN  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( P ^ k
)  e.  NN )
177174, 175, 176syl2an 464 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  ( P ^ k )  e.  NN )
178177nnzd 10363 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  ( P ^ k )  e.  ZZ )
179102ad2antlr 708 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  p  e.  NN )
180 nnexpcl 11382 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( p  e.  NN  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( p ^ k
)  e.  NN )
181179, 175, 180syl2an 464 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  (
p ^ k )  e.  NN )
182181nnzd 10363 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  (
p ^ k )  e.  ZZ )
183 bezout 13030 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( P ^ k
)  e.  ZZ  /\  ( p ^ k
)  e.  ZZ )  ->  E. a  e.  ZZ  E. b  e.  ZZ  (
( P ^ k
)  gcd  ( p ^ k ) )  =  ( ( ( P ^ k )  x.  a )  +  ( ( p ^
k )  x.  b
) ) )
184178, 182, 183syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  E. a  e.  ZZ  E. b  e.  ZZ  ( ( P ^ k )  gcd  ( p ^ k
) )  =  ( ( ( P ^
k )  x.  a
)  +  ( ( p ^ k )  x.  b ) ) )
185 simprl 733 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  P  =/=  p )
1863ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  P  e.  Prime )
187 simplr 732 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  p  e.  Prime )
188 prmrp 13089 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  p  e.  Prime )  ->  (
( P  gcd  p
)  =  1  <->  P  =/=  p ) )
189186, 187, 188syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  -> 
( ( P  gcd  p )  =  1  <-> 
P  =/=  p ) )
190185, 189mpbird 224 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  -> 
( P  gcd  p
)  =  1 )
191190adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  ( P  gcd  p )  =  1 )
192174adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  P  e.  NN )
193179adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  p  e.  NN )
194 simpr 448 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  k  e.  NN )
195 rppwr 13045 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( P  e.  NN  /\  p  e.  NN  /\  k  e.  NN )  ->  (
( P  gcd  p
)  =  1  -> 
( ( P ^
k )  gcd  (
p ^ k ) )  =  1 ) )
196192, 193, 194, 195syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( P  gcd  p
)  =  1  -> 
( ( P ^
k )  gcd  (
p ^ k ) )  =  1 ) )
197191, 196mpd 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( P ^ k
)  gcd  ( p ^ k ) )  =  1 )
198197adantrr 698 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( P ^ k
)  gcd  ( p ^ k ) )  =  1 )
199198eqeq1d 2443 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( ( P ^
k )  gcd  (
p ^ k ) )  =  ( ( ( P ^ k
)  x.  a )  +  ( ( p ^ k )  x.  b ) )  <->  1  =  ( ( ( P ^ k )  x.  a )  +  ( ( p ^ k
)  x.  b ) ) ) )
2002ad3antrrr 711 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  F  e.  A )
201177adantrr 698 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( P ^ k )  e.  NN )
202 nnq 10576 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( P ^ k )  e.  NN  ->  ( P ^ k )  e.  QQ )
203201, 202syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( P ^ k )  e.  QQ )
204 simprrl 741 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  a  e.  ZZ )
205 zq 10569 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( a  e.  ZZ  ->  a  e.  QQ )
206204, 205syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  a  e.  QQ )
207 qmulcl 10581 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( P ^ k
)  e.  QQ  /\  a  e.  QQ )  ->  ( ( P ^
k )  x.  a
)  e.  QQ )
208203, 206, 207syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( P ^ k
)  x.  a )  e.  QQ )
209181adantrr 698 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
p ^ k )  e.  NN )
210 nnq 10576 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( p ^ k )  e.  NN  ->  (
p ^ k )  e.  QQ )
211209, 210syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
p ^ k )  e.  QQ )
212 simprrr 742 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  b  e.  ZZ )
213 zq 10569 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( b  e.  ZZ  ->  b  e.  QQ )
214212, 213syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  b  e.  QQ )
215 qmulcl 10581 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( p ^ k
)  e.  QQ  /\  b  e.  QQ )  ->  ( ( p ^
k )  x.  b
)  e.  QQ )
216211, 214, 215syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( p ^ k
)  x.  b )  e.  QQ )
217 qaddcl 10579 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( ( P ^
k )  x.  a
)  e.  QQ  /\  ( ( p ^
k )  x.  b
)  e.  QQ )  ->  ( ( ( P ^ k )  x.  a )  +  ( ( p ^
k )  x.  b
) )  e.  QQ )
218208, 216, 217syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( ( P ^
k )  x.  a
)  +  ( ( p ^ k )  x.  b ) )  e.  QQ )
21911, 13abvcl 15900 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( F  e.  A  /\  ( ( ( P ^ k )  x.  a )  +  ( ( p ^ k
)  x.  b ) )  e.  QQ )  ->  ( F `  ( ( ( P ^ k )  x.  a )  +  ( ( p ^ k
)  x.  b ) ) )  e.  RR )
220200, 218, 219syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  ( (
( P ^ k
)  x.  a )  +  ( ( p ^ k )  x.  b ) ) )  e.  RR )
22111, 13abvcl 15900 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( F  e.  A  /\  ( ( P ^
k )  x.  a
)  e.  QQ )  ->  ( F `  ( ( P ^
k )  x.  a
) )  e.  RR )
222200, 208, 221syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  ( ( P ^ k )  x.  a ) )  e.  RR )
22311, 13abvcl 15900 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( F  e.  A  /\  ( ( p ^
k )  x.  b
)  e.  QQ )  ->  ( F `  ( ( p ^
k )  x.  b
) )  e.  RR )
224200, 216, 223syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  ( (
p ^ k )  x.  b ) )  e.  RR )
225222, 224readdcld 9104 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( F `  (
( P ^ k
)  x.  a ) )  +  ( F `
 ( ( p ^ k )  x.  b ) ) )  e.  RR )
226 rpexpcl 11388 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( S  e.  RR+  /\  k  e.  ZZ )  ->  ( S ^ k )  e.  RR+ )
227149, 166, 226syl2an 464 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  ( S ^ k )  e.  RR+ )
228227rpred 10637 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  ( S ^ k )  e.  RR )
229228adantrr 698 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( S ^ k )  e.  RR )
230 remulcl 9064 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( 2  e.  RR  /\  ( S ^ k )  e.  RR )  -> 
( 2  x.  ( S ^ k ) )  e.  RR )
231136, 229, 230sylancr 645 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
2  x.  ( S ^ k ) )  e.  RR )
232 qex 10575 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  QQ  e.  _V
233 cnfldadd 16696 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  +  =  ( +g  ` fld )
23412, 233ressplusg 13559 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( QQ  e.  _V  ->  +  =  ( +g  `  Q
) )
235232, 234ax-mp 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  +  =  ( +g  `  Q )
23611, 13, 235abvtri 15906 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( F  e.  A  /\  ( ( P ^
k )  x.  a
)  e.  QQ  /\  ( ( p ^
k )  x.  b
)  e.  QQ )  ->  ( F `  ( ( ( P ^ k )  x.  a )  +  ( ( p ^ k
)  x.  b ) ) )  <_  (
( F `  (
( P ^ k
)  x.  a ) )  +  ( F `
 ( ( p ^ k )  x.  b ) ) ) )
237200, 208, 216, 236syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  ( (
( P ^ k
)  x.  a )  +  ( ( p ^ k )  x.  b ) ) )  <_  ( ( F `
 ( ( P ^ k )  x.  a ) )  +  ( F `  (
( p ^ k
)  x.  b ) ) ) )
238 cnfldmul 16697 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  x.  =  ( .r ` fld )
23912, 238ressmulr 13570 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( QQ  e.  _V  ->  x.  =  ( .r `  Q ) )
240232, 239ax-mp 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  x.  =  ( .r `  Q )
24111, 13, 240abvmul 15905 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( F  e.  A  /\  ( P ^ k )  e.  QQ  /\  a  e.  QQ )  ->  ( F `  ( ( P ^ k )  x.  a ) )  =  ( ( F `  ( P ^ k ) )  x.  ( F `
 a ) ) )
242200, 203, 206, 241syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  ( ( P ^ k )  x.  a ) )  =  ( ( F `  ( P ^ k ) )  x.  ( F `
 a ) ) )
24310ad3antrrr 711 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  P  e.  QQ )
244175ad2antrl 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  k  e.  NN0 )
24512, 11qabvexp 21308 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( F  e.  A  /\  P  e.  QQ  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( F `  ( P ^ k ) )  =  ( ( F `
 P ) ^
k ) )
246200, 243, 244, 245syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  ( P ^ k ) )  =  ( ( F `
 P ) ^
k ) )
247246oveq1d 6087 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( F `  ( P ^ k ) )  x.  ( F `  a ) )  =  ( ( ( F `
 P ) ^
k )  x.  ( F `  a )
) )
248242, 247eqtrd 2467 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  ( ( P ^ k )  x.  a ) )  =  ( ( ( F `
 P ) ^
k )  x.  ( F `  a )
) )
249200, 243, 14syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  P )  e.  RR )
250249, 244reexpcld 11528 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( F `  P
) ^ k )  e.  RR )
25111, 13abvcl 15900 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( F  e.  A  /\  a  e.  QQ )  ->  ( F `  a
)  e.  RR )
252200, 206, 251syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  a )  e.  RR )
253250, 252remulcld 9105 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( ( F `  P ) ^ k
)  x.  ( F `
 a ) )  e.  RR )
254 elz 10273 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35  |-  ( a  e.  ZZ  <->  ( a  e.  RR  /\  ( a  =  0  \/  a  e.  NN  \/  -u a  e.  NN ) ) )
255254simprbi 451 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( a  e.  ZZ  ->  (
a  =  0  \/  a  e.  NN  \/  -u a  e.  NN ) )
256255adantl 453 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( (
ph  /\  a  e.  ZZ )  ->  ( a  =  0  \/  a  e.  NN  \/  -u a  e.  NN ) )
25711, 17abv0 15907 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38  |-  ( F  e.  A  ->  ( F `  0 )  =  0 )
2582, 257syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37  |-  ( ph  ->  ( F `  0
)  =  0 )
259 0le1 9540 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37  |-  0  <_  1
260258, 259syl6eqbr 4241 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36  |-  ( ph  ->  ( F `  0
)  <_  1 )
261260adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35  |-  ( (
ph  /\  a  e.  ZZ )  ->  ( F `
 0 )  <_ 
1 )
262 fveq2 5719 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36  |-  ( a  =  0  ->  ( F `  a )  =  ( F ` 
0 ) )
263262breq1d 4214 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35  |-  ( a  =  0  ->  (
( F `  a
)  <_  1  <->  ( F `  0 )  <_ 
1 ) )
264261, 263syl5ibrcom 214 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( (
ph  /\  a  e.  ZZ )  ->  ( a  =  0  ->  ( F `  a )  <_  1 ) )
265 ostth3.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37  |-  ( ph  ->  A. n  e.  NN  -.  1  <  ( F `
 n ) )
266 nnq 10576 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40  |-  ( n  e.  NN  ->  n  e.  QQ )
26711, 13abvcl 15900 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40  |-  ( ( F  e.  A  /\  n  e.  QQ )  ->  ( F `  n
)  e.  RR )
2682, 266, 267syl2an 464 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39  |-  ( (
ph  /\  n  e.  NN )  ->  ( F `
 n )  e.  RR )
269 1re 9079 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39  |-  1  e.  RR
270 lenlt 9143 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39  |-  ( ( ( F `  n
)  e.  RR  /\  1  e.  RR )  ->  ( ( F `  n )  <_  1  <->  -.  1  <  ( F `
 n ) ) )
271268, 269, 270sylancl 644 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38  |-  ( (
ph  /\  n  e.  NN )  ->  ( ( F `  n )  <_  1  <->  -.  1  <  ( F `  n
) ) )
272271ralbidva 2713 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37  |-  ( ph  ->  ( A. n  e.  NN  ( F `  n )  <_  1  <->  A. n  e.  NN  -.  1  <  ( F `  n ) ) )
273265, 272mpbird 224 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36  |-  ( ph  ->  A. n  e.  NN  ( F `  n )  <_  1 )
274 fveq2 5719 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38  |-  ( n  =  a  ->  ( F `  n )  =  ( F `  a ) )
275274breq1d 4214 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37  |-  ( n  =  a  ->  (
( F `  n
)  <_  1  <->  ( F `  a )  <_  1
) )
276275rspccv 3041 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36  |-  ( A. n  e.  NN  ( F `  n )  <_  1  ->  ( a  e.  NN  ->  ( F `  a )  <_  1
) )
277273, 276syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35  |-  ( ph  ->  ( a  e.  NN  ->  ( F `  a
)  <_  1 ) )
278277adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( (
ph  /\  a  e.  ZZ )  ->  ( a  e.  NN  ->  ( F `  a )  <_  1 ) )
2792adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  ZZ  /\  -u a  e.  NN ) )  ->  F  e.  A )
280205ad2antrl 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  ZZ  /\  -u a  e.  NN ) )  -> 
a  e.  QQ )
281 eqid 2435 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38  |-  ( inv g `  Q )  =  ( inv g `  Q )
28211, 13, 281abvneg 15910 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37  |-  ( ( F  e.  A  /\  a  e.  QQ )  ->  ( F `  (
( inv g `  Q ) `  a
) )  =  ( F `  a ) )
283279, 280, 282syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  ZZ  /\  -u a  e.  NN ) )  -> 
( F `  (
( inv g `  Q ) `  a
) )  =  ( F `  a ) )
28412qrngneg 21305 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39  |-  ( a  e.  QQ  ->  (
( inv g `  Q ) `  a
)  =  -u a
)
285280, 284syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  ZZ  /\  -u a  e.  NN ) )  -> 
( ( inv g `  Q ) `  a
)  =  -u a
)
286 simprr 734 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  ZZ  /\  -u a  e.  NN ) )  ->  -u a  e.  NN )
287285, 286eqeltrd 2509 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  ZZ  /\  -u a  e.  NN ) )  -> 
( ( inv g `  Q ) `  a
)  e.  NN )
288273adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  ZZ  /\  -u a  e.  NN ) )  ->  A. n  e.  NN  ( F `  n )  <_  1 )
289 fveq2 5719 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39  |-  ( n  =  ( ( inv g `  Q ) `
 a )  -> 
( F `  n
)  =  ( F `
 ( ( inv g `  Q ) `
 a ) ) )
290289breq1d 4214 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38  |-  ( n  =  ( ( inv g `  Q ) `
 a )  -> 
( ( F `  n )  <_  1  <->  ( F `  ( ( inv g `  Q
) `  a )
)  <_  1 ) )
291290rspcv 3040 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37  |-  ( ( ( inv g `  Q ) `  a
)  e.  NN  ->  ( A. n  e.  NN  ( F `  n )  <_  1  ->  ( F `  ( ( inv g `  Q ) `
 a ) )  <_  1 ) )
292287, 288, 291sylc 58 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  ZZ  /\  -u a  e.  NN ) )  -> 
( F `  (
( inv g `  Q ) `  a
) )  <_  1
)
293283, 292eqbrtrrd 4226 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  ZZ  /\  -u a  e.  NN ) )  -> 
( F `  a
)  <_  1 )
294293expr 599 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( (
ph  /\  a  e.  ZZ )  ->  ( -u a  e.  NN  ->  ( F `  a )  <_  1 ) )
295264, 278, 2943jaod 1248 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( (
ph  /\  a  e.  ZZ )  ->  ( ( a  =  0  \/  a  e.  NN  \/  -u a  e.  NN )  ->  ( F `  a )  <_  1
) )
296256, 295mpd 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( (
ph  /\  a  e.  ZZ )  ->  ( F `
 a )  <_ 
1 )
297296ralrimiva 2781 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ph  ->  A. a  e.  ZZ  ( F `  a )  <_  1 )
298297ad3antrrr 711 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  A. a  e.  ZZ  ( F `  a )  <_  1
)
299 rsp 2758 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( A. a  e.  ZZ  ( F `  a )  <_  1  ->  ( a  e.  ZZ  ->  ( F `  a )  <_  1
) )
300298, 204, 299sylc 58 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  a )  <_  1 )
301269a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  1  e.  RR )
302166ad2antrl 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  k  e.  ZZ )
30319ad3antrrr 711 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  0  <  ( F `  P
) )
304 expgt0 11401 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( ( F `  P
)  e.  RR  /\  k  e.  ZZ  /\  0  <  ( F `  P
) )  ->  0  <  ( ( F `  P ) ^ k
) )
305249, 302, 303, 304syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  0  <  ( ( F `  P ) ^ k
) )
306 lemul2 9852 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( F `  a
)  e.  RR  /\  1  e.  RR  /\  (
( ( F `  P ) ^ k
)  e.  RR  /\  0  <  ( ( F `
 P ) ^
k ) ) )  ->  ( ( F `
 a )  <_ 
1  <->  ( ( ( F `  P ) ^ k )  x.  ( F `  a
) )  <_  (
( ( F `  P ) ^ k
)  x.  1 ) ) )
307252, 301, 250, 305, 306syl112anc 1188 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( F `  a
)  <_  1  <->  ( (
( F `  P
) ^ k )  x.  ( F `  a ) )  <_ 
( ( ( F `
 P ) ^
k )  x.  1 ) ) )
308300, 307mpbid 202 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( ( F `  P ) ^ k
)  x.  ( F `
 a ) )  <_  ( ( ( F `  P ) ^ k )  x.  1 ) )
309250recnd 9103 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( F `  P
) ^ k )  e.  CC )
310309mulid1d 9094 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( ( F `  P ) ^ k
)  x.  1 )  =  ( ( F `
 P ) ^
k ) )
311308, 310breqtrd 4228 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( ( F `  P ) ^ k
)  x.  ( F `
 a ) )  <_  ( ( F `
 P ) ^
k ) )
312149rpred 10637 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  S  e.  RR )
313312adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  S  e.  RR )
314146adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  P )  e.  RR+ )
315314rpge0d 10641 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  0  <_  ( F `  P
) )
316179adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  p  e.  NN )
317316, 104syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  p  e.  QQ )
318200, 317, 140syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  p )  e.  RR )
319 max1 10762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( F `  P
)  e.  RR  /\  ( F `  p )  e.  RR )  -> 
( F `  P
)  <_  if (
( F `  P
)  <_  ( F `  p ) ,  ( F `  p ) ,  ( F `  P ) ) )
320249, 318, 319syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  P )  <_  if ( ( F `
 P )  <_ 
( F `  p
) ,  ( F `
 p ) ,  ( F `  P
) ) )
321320, 138syl6breqr 4244 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  P )  <_  S )
322 leexp1a 11426 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( F `  P )  e.  RR  /\  S  e.  RR  /\  k  e.  NN0 )  /\  ( 0  <_  ( F `  P )  /\  ( F `  P
)  <_  S )
)  ->  ( ( F `  P ) ^ k )  <_ 
( S ^ k
) )
323249, 313, 244, 315, 321, 322syl32anc 1192 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( F `  P
) ^ k )  <_  ( S ^
k ) )
324253, 250, 229, 311, 323letrd 9216 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( ( F `  P ) ^ k
)  x.  ( F `
 a ) )  <_  ( S ^
k ) )
325248, 324eqbrtrd 4224 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  ( ( P ^ k )  x.  a ) )  <_ 
( S ^ k
) )
32611, 13, 240abvmul 15905 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( F  e.  A  /\  ( p ^ k
)  e.  QQ  /\  b  e.  QQ )  ->  ( F `  (
( p ^ k
)  x.  b ) )  =  ( ( F `  ( p ^ k ) )  x.  ( F `  b ) ) )
327200, 211, 214, 326syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  ( (
p ^ k )  x.  b ) )  =  ( ( F `
 ( p ^
k ) )  x.  ( F `  b
) ) )
32812, 11qabvexp 21308 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( F  e.  A  /\  p  e.  QQ  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( F `  ( p ^ k ) )  =  ( ( F `
 p ) ^
k ) )
329200, 317, 244, 328syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  ( p ^ k ) )  =  ( ( F `
 p ) ^
k ) )
330329oveq1d 6087 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( F `  (
p ^ k ) )  x.  ( F `
 b ) )  =  ( ( ( F `  p ) ^ k )  x.  ( F `  b
) ) )
331327, 330eqtrd 2467 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  ( (
p ^ k )  x.  b ) )  =  ( ( ( F `  p ) ^ k )  x.  ( F `  b
) ) )
332318, 244reexpcld 11528 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( F `  p
) ^ k )  e.  RR )
33311, 13abvcl 15900 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( F  e.  A  /\  b  e.  QQ )  ->  ( F `  b
)  e.  RR )
334200, 214, 333syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  b )  e.  RR )
335332, 334remulcld 9105 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( ( F `  p ) ^ k
)  x.  ( F `
 b ) )  e.  RR )
336 fveq2 5719 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( a  =  b  ->  ( F `  a )  =  ( F `  b ) )
337336breq1d 4214 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( a  =  b  ->  (
( F `  a
)  <_  1  <->  ( F `  b )  <_  1
) )
338337rspcv 3040 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( b  e.  ZZ  ->  ( A. a  e.  ZZ  ( F `  a )  <_  1  ->  ( F `  b )  <_  1 ) )
339212, 298, 338sylc 58 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  b )  <_  1 )
340316nnne0d 10033 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  p  =/=  0 )
341200, 317, 340, 142syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  0  <  ( F `  p
) )
342 expgt0 11401 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( ( F `  p
)  e.  RR  /\  k  e.  ZZ  /\  0  <  ( F `  p
) )  ->  0  <  ( ( F `  p ) ^ k
) )
343318, 302, 341, 342syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  0  <  ( ( F `  p ) ^ k
) )
344 lemul2 9852 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( F `  b
)  e.  RR  /\  1  e.  RR  /\  (
( ( F `  p ) ^ k
)  e.  RR  /\  0  <  ( ( F `
 p ) ^
k ) ) )  ->  ( ( F `
 b )  <_ 
1  <->  ( ( ( F `  p ) ^ k )  x.  ( F `  b
) )  <_  (
( ( F `  p ) ^ k
)  x.  1 ) ) )
345334, 301, 332, 343, 344syl112anc 1188 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( F `  b
)  <_  1  <->  ( (
( F `  p
) ^ k )  x.  ( F `  b ) )  <_ 
( ( ( F `
 p ) ^
k )  x.  1 ) ) )
346339, 345mpbid 202 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( ( F `  p ) ^ k
)  x.  ( F `
 b ) )  <_  ( ( ( F `  p ) ^ k )  x.  1 ) )
347332recnd 9103 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( F `  p
) ^ k )  e.  CC )
348347mulid1d 9094 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( ( F `  p ) ^ k
)  x.  1 )  =  ( ( F `
 p ) ^
k ) )
349346, 348breqtrd 4228 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( ( F `  p ) ^ k
)  x.  ( F `
 b ) )  <_  ( ( F `
 p ) ^
k ) )
350145adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  p )  e.  RR+ )
351350rpge0d 10641 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  0  <_  ( F `  p
) )
352 max2 10764 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( F `  P
)  e.  RR  /\  ( F `  p )  e.  RR )  -> 
( F `  p
)  <_  if (
( F `  P
)  <_  ( F `  p ) ,  ( F `  p ) ,  ( F `  P ) ) )
353249, 318, 352syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  p )  <_  if ( ( F `
 P )  <_ 
( F `  p
) ,  ( F `
 p ) ,  ( F `  P
) ) )
354353, 138syl6breqr 4244 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  p )  <_  S )
355 leexp1a 11426 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( F `  p )  e.  RR  /\  S  e.  RR  /\  k  e.  NN0 )  /\  ( 0  <_  ( F `  p )  /\  ( F `  p
)  <_  S )
)  ->  ( ( F `  p ) ^ k )  <_ 
( S ^ k
) )
356318, 313, 244, 351, 354, 355syl32anc 1192 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( F `  p
) ^ k )  <_  ( S ^
k ) )
357335, 332, 229, 349, 356letrd 9216 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( ( F `  p ) ^ k
)  x.  ( F `
 b ) )  <_  ( S ^
k ) )
358331, 357eqbrtrd 4224 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  ( (
p ^ k )  x.  b ) )  <_  ( S ^
k ) )
359222, 224, 229, 229, 325, 358le2addd 9633 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( F `  (
( P ^ k
)  x.  a ) )  +  ( F `
 ( ( p ^ k )  x.  b ) ) )  <_  ( ( S ^ k )  +  ( S ^ k
) ) )
360227rpcnd 10639 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  ( S ^ k )  e.  CC )
3613602timesd 10199 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  (
2  x.  ( S ^ k ) )  =  ( ( S ^ k )  +  ( S ^ k
) ) )
362361adantrr 698 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
2  x.  ( S ^ k ) )  =  ( ( S ^ k )  +  ( S ^ k
) ) )
363359, 362breqtrrd 4230 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( F `  (
( P ^ k
)  x.  a ) )  +  ( F `
 ( ( p ^ k )  x.  b ) ) )  <_  ( 2  x.  ( S ^ k
) ) )
364220, 225, 231, 237, 363letrd 9216 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  ( F `  ( (
( P ^ k
)  x.  a )  +  ( ( p ^ k )  x.  b ) ) )  <_  ( 2  x.  ( S ^ k
) ) )
365 fveq2 5719 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( 1  =  ( ( ( P ^ k )  x.  a )  +  ( ( p ^
k )  x.  b
) )  ->  ( F `  1 )  =  ( F `  ( ( ( P ^ k )  x.  a )  +  ( ( p ^ k
)  x.  b ) ) ) )
366365breq1d 4214 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( 1  =  ( ( ( P ^ k )  x.  a )  +  ( ( p ^
k )  x.  b
) )  ->  (
( F `  1
)  <_  ( 2  x.  ( S ^
k ) )  <->  ( F `  ( ( ( P ^ k )  x.  a )  +  ( ( p ^ k
)  x.  b ) ) )  <_  (
2  x.  ( S ^ k ) ) ) )
367364, 366syl5ibrcom 214 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
1  =  ( ( ( P ^ k
)  x.  a )  +  ( ( p ^ k )  x.  b ) )  -> 
( F `  1
)  <_  ( 2  x.  ( S ^
k ) ) ) )
368199, 367sylbid 207 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  ( k  e.  NN  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
) )  ->  (
( ( P ^
k )  gcd  (
p ^ k ) )  =  ( ( ( P ^ k
)  x.  a )  +  ( ( p ^ k )  x.  b ) )  -> 
( F `  1
)  <_  ( 2  x.  ( S ^
k ) ) ) )
369368anassrs 630 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( (
( P ^ k
)  gcd  ( p ^ k ) )  =  ( ( ( P ^ k )  x.  a )  +  ( ( p ^
k )  x.  b
) )  ->  ( F `  1 )  <_  ( 2  x.  ( S ^ k ) ) ) )
370369rexlimdvva 2829 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  ( E. a  e.  ZZ  E. b  e.  ZZ  (
( P ^ k
)  gcd  ( p ^ k ) )  =  ( ( ( P ^ k )  x.  a )  +  ( ( p ^
k )  x.  b
) )  ->  ( F `  1 )  <_  ( 2  x.  ( S ^ k ) ) ) )
371184, 370mpd 15 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  ( F `  1 )  <_  ( 2  x.  ( S ^ k ) ) )
372173, 371eqbrtrrd 4226 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  1  <_  ( 2  x.  ( S ^ k ) ) )
373227rpregt0d 10643 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( S ^ k
)  e.  RR  /\  0  <  ( S ^
k ) ) )
374 ledivmul2 9876 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( 1  e.  RR  /\  2  e.  RR  /\  (
( S ^ k
)  e.  RR  /\  0  <  ( S ^
k ) ) )  ->  ( ( 1  /  ( S ^
k ) )  <_ 
2  <->  1  <_  (
2  x.  ( S ^ k ) ) ) )
375269, 136, 374mp3an12 1269 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( S ^ k
)  e.  RR  /\  0  <  ( S ^
k ) )  -> 
( ( 1  / 
( S ^ k
) )  <_  2  <->  1  <_  ( 2  x.  ( S ^ k
) ) ) )
376373, 375syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( 1  /  ( S ^ k ) )  <_  2  <->  1  <_  ( 2  x.  ( S ^ k ) ) ) )
377372, 376mpbird 224 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  (
1  /  ( S ^ k ) )  <_  2 )
378168, 377eqbrtrd 4224 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( 1  /  S
) ^ k )  <_  2 )
379 reexpcl 11386 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( 1  /  S
)  e.  RR  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( 1  /  S ) ^ k
)  e.  RR )
380150, 175, 379syl2an 464 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( 1  /  S
) ^ k )  e.  RR )
381 lenlt 9143 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( 1  /  S ) ^ k
)  e.  RR  /\  2  e.  RR )  ->  ( ( ( 1  /  S ) ^
k )  <_  2  <->  -.  2  <  ( ( 1  /  S ) ^ k ) ) )
382380, 136, 381sylancl 644 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( ( 1  /  S ) ^ k
)  <_  2  <->  -.  2  <  ( ( 1  /  S ) ^ k
) ) )
383378, 382mpbid 202 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  -.  2  <  ( ( 1  /  S ) ^
k ) )
384383pm2.21d 100 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p
)  <  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  (
2  <  ( (
1  /  S ) ^ k )  ->  -.  ( F `  p
)  <  1 ) )
385384rexlimdva 2822 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  -> 
( E. k  e.  NN  2  <  (
( 1  /  S
) ^ k )  ->  -.  ( F `  p )  <  1
) )
386161, 385mpd 15 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  ( P  =/=  p  /\  ( F `  p )  <  1 ) )  ->  -.  ( F `  p
)  <  1 )
387386expr 599 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  (
( F `  p
)  <  1  ->  -.  ( F `  p
)  <  1 ) )
388387pm2.01d 163 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  -.  ( F `  p )  <  1 )
389265ad2antrr 707 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  A. n  e.  NN  -.  1  < 
( F `  n
) )
390 fveq2 5719 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  =  p  ->  ( F `  n )  =  ( F `  p ) )
391390breq2d 4216 . . . . . . . . . . 11  |-  ( n  =  p  ->  (
1  <  ( F `  n )  <->  1  <  ( F `  p ) ) )
392391notbid 286 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  =  p  ->  ( -.  1  <  ( F `
 n )  <->  -.  1  <  ( F `  p
) ) )
393392rspcv 3040 . . . . . . . . 9  |-  ( p  e.  NN  ->  ( A. n  e.  NN  -.  1  <  ( F `
 n )  ->  -.  1  <  ( F `
 p ) ) )
394103, 389, 393sylc 58 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  -.  1  <  ( F `  p ) )
395 lttri3 9147 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( F `  p
)  e.  RR  /\  1  e.  RR )  ->  ( ( F `  p )  =  1  <-> 
( -.  ( F `
 p )  <  1  /\  -.  1  <  ( F `  p
) ) ) )
396141, 269, 395sylancl 644 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  (
( F `  p
)  =  1  <->  ( -.  ( F `  p
)  <  1  /\  -.  1  <  ( F `
 p ) ) ) )
397388, 394, 396mpbir2and 889 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  ( F `  p )  =  1 )
398112, 135, 3973eqtr4d 2477 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  (
( ( J `  P ) `  p
)  ^ c  R
)  =  ( F `
 p ) )
399110, 398eqtr2d 2468 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  p  e.  Prime )  /\  P  =/=  p )  ->  ( F `  p )  =  ( ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P
) `  y )  ^ c  R )
) `  p )
)
400399ex 424 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  p  e.  Prime )  ->  ( P  =/=  p  ->  ( F `  p )  =  ( ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `
 P ) `  y )  ^ c  R ) ) `  p ) ) )
401101, 400pm2.61dne 2675 . . 3  |-  ( (
ph  /\  p  e.  Prime )  ->  ( F `  p )  =  ( ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `
 P ) `  y )  ^ c  R ) ) `  p ) )
40212, 11, 2, 48, 401ostthlem2 21310 . 2  |-  ( ph  ->  F  =  ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P
) `  y )  ^ c  R )
) )
403 oveq2 6080 . . . . 5  |-  ( a  =  R  ->  (
( ( J `  P ) `  y
)  ^ c  a )  =  ( ( ( J `  P
) `  y )  ^ c  R )
)
404403mpteq2dv 4288 . . . 4  |-  ( a  =  R  ->  (
y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P ) `  y
)  ^ c  a ) )  =  ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P ) `  y
)  ^ c  R
) ) )
405404eqeq2d 2446 . . 3  |-  ( a  =  R  ->  ( F  =  ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P ) `
 y )  ^ c  a ) )  <-> 
F  =  ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P
) `  y )  ^ c  R )
) ) )
406405rspcev 3044 . 2  |-  ( ( R  e.  RR+  /\  F  =  ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P ) `
 y )  ^ c  R ) ) )  ->  E. a  e.  RR+  F  =  ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P ) `
 y )  ^ c  a ) ) )
40745, 402, 406syl2anc 643 1  |-  ( ph  ->  E. a  e.  RR+  F  =  ( y  e.  QQ  |->  ( ( ( J `  P ) `
 y )  ^ c  a ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359    \/ w3o 935    = wceq 1652    e. wcel 1725    =/= wne 2598   A.wral 2697   E.wrex 2698   _Vcvv 2948   ifcif 3731   class class class wbr 4204    e. cmpt 4258   ` cfv 5445  (class class class)co 6072   CCcc 8977   RRcr 8978   0cc0 8979   1c1 8980    + caddc 8982    x. cmul 8984    < clt 9109    <_ cle 9110   -ucneg 9281    / cdiv 9666   NNcn 9989   2c2 10038   NN0cn0 10210   ZZcz 10271   ZZ>=cuz 10477   QQcq 10563   RR+crp 10601   ^cexp 11370   expce 12652    || cdivides 12840    gcd cgcd 12994   Primecprime 13067    pCnt cpc 13198   ↾s cress 13458   +g cplusg 13517   .rcmulr 13518   inv gcminusg 14674  AbsValcabv 15892  ℂfldccnfld 16691   logclog 20440    ^ c ccxp 20441
This theorem is referenced by:  ostth  21321
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1555  ax-5 1566  ax-17 1626  ax-9 1666  ax-8 1687  ax-13 1727  ax-14 1729  ax-6 1744  ax-7 1749  ax-11 1761  ax-12 1950  ax-ext 2416  ax-rep 4312  ax-sep 4322  ax-nul 4330  ax-pow 4369  ax-pr 4395  ax-un 4692  ax-inf2 7585  ax-cnex 9035  ax-resscn 9036  ax-1cn 9037  ax-icn 9038  ax-addcl 9039  ax-addrcl 9040  ax-mulcl 9041  ax-mulrcl 9042  ax-mulcom 9043  ax-addass 9044  ax-mulass 9045  ax-distr 9046  ax-i2m1 9047  ax-1ne0 9048  ax-1rid 9049  ax-rnegex 9050  ax-rrecex 9051  ax-cnre 9052  ax-pre-lttri 9053  ax-pre-lttrn 9054  ax-pre-ltadd 9055  ax-pre-mulgt0 9056  ax-pre-sup 9057  ax-addf 9058  ax-mulf 9059
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1328  df-ex 1551  df-nf 1554  df-sb 1659  df-eu 2284  df-mo 2285  df-clab 2422  df-cleq 2428  df-clel 2431  df-nfc 2560  df-ne 2600  df-nel 2601  df-ral 2702  df-rex 2703  df-reu 2704  df-rmo 2705  df-rab 2706  df-v 2950  df-sbc 3154  df-csb 3244  df-dif 3315  df-un 3317  df-in 3319  df-ss 3326  df-pss 3328  df-nul 3621  df-if 3732  df-pw 3793  df-sn 3812  df-pr 3813  df-tp 3814  df-op 3815  df-uni 4008  df-int 4043  df-iun 4087  df-iin 4088  df-br 4205  df-opab 4259  df-mpt 4260  df-tr 4295  df-eprel 4486  df-id 4490  df-po 4495  df-so 4496  df-fr 4533  df-se 4534  df-we 4535  df-ord 4576  df-on 4577  df-lim 4578  df-suc 4579  df-om 4837  df-xp 4875  df-rel 4876  df-cnv 4877  df-co 4878  df-dm 4879  df-rn 4880  df-res 4881  df-ima 4882  df-iota 5409  df-fun 5447  df-fn 5448  df-f 5449  df-f1 5450  df-fo 5451  df-f1o 5452  df-fv 5453  df-isom 5454  df-ov 6075  df-oprab 6076  df-mpt2 6077  df-of 6296  df-1st 6340  df-2nd 6341  df-tpos 6470  df-riota 6540  df-recs 6624  df-rdg 6659  df-1o 6715  df-2o 6716  df-oadd 6719  df-er 6896  df-map 7011  df-pm 7012  df-ixp 7055  df-en 7101  df-dom 7102  df-sdom 7103  df-fin 7104  df-fi 7407  df-sup 7437  df-oi 7468  df-card 7815  df-cda 8037  df-pnf 9111  df-mnf 9112  df-xr 9113  df-ltxr 9114  df-le 9115  df-sub 9282  df-neg 9283  df-div 9667  df-nn 9990  df-2 10047  df-3 10048  df-4 10049  df-5 10050  df-6 10051  df-7 10052  df-8 10053  df-9 10054  df-10 10055  df-n0 10211  df-z 10272  df-dec 10372  df-uz 10478  df-q 10564  df-rp 10602  df-xneg 10699  df-xadd 10700  df-xmul 10701  df-ioo 10909  df-ioc 10910  df-ico 10911  df-icc 10912  df-fz 11033  df-fzo 11124  df-fl 11190  df-mod 11239  df-seq 11312  df-exp 11371  df-fac 11555  df-bc 11582  df-hash 11607  df-shft 11870  df-cj 11892  df-re 11893  df-im 11894  df-sqr 12028  df-abs 12029  df-limsup 12253  df-clim 12270  df-rlim 12271  df-sum 12468  df-ef 12658  df-sin 12660  df-cos 12661  df-pi 12663  df-dvds 12841  df-gcd 12995  df-prm 13068  df-pc 13199  df-struct 13459  df-ndx 13460  df-slot 13461  df-base 13462  df-sets 13463  df-ress 13464  df-plusg 13530  df-mulr 13531  df-starv 13532  df-sca 13533  df-vsca 13534  df-tset 13536  df-ple 13537  df-ds 13539  df-unif 13540  df-hom 13541  df-cco 13542  df-rest 13638  df-topn 13639  df-topgen 13655  df-pt 13656  df-prds 13659  df-xrs 13714  df-0g 13715  df-gsum 13716  df-qtop 13721  df-imas 13722  df-xps 13724  df-mre 13799  df-mrc 13800  df-acs 13802  df-mnd 14678  df-submnd 14727  df-grp 14800  df-minusg 14801  df-mulg 14803  df-subg 14929  df-cntz 15104  df-cmn 15402  df-mgp 15637  df-rng 15651  df-cring 15652  df-ur 15653  df-oppr 15716