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Theorem prmfac1 12797
Description: The factorial of a number only contains primes less than the base. (Contributed by Mario Carneiro, 6-Mar-2014.)
Assertion
Ref Expression
prmfac1  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  P  e.  Prime  /\  P  ||  ( ! `  N
) )  ->  P  <_  N )

Proof of Theorem prmfac1
Dummy variables  x  k are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fveq2 5525 . . . . . 6  |-  ( x  =  0  ->  ( ! `  x )  =  ( ! ` 
0 ) )
21breq2d 4035 . . . . 5  |-  ( x  =  0  ->  ( P  ||  ( ! `  x )  <->  P  ||  ( ! `  0 )
) )
3 breq2 4027 . . . . 5  |-  ( x  =  0  ->  ( P  <_  x  <->  P  <_  0 ) )
42, 3imbi12d 311 . . . 4  |-  ( x  =  0  ->  (
( P  ||  ( ! `  x )  ->  P  <_  x )  <->  ( P  ||  ( ! `
 0 )  ->  P  <_  0 ) ) )
54imbi2d 307 . . 3  |-  ( x  =  0  ->  (
( P  e.  Prime  -> 
( P  ||  ( ! `  x )  ->  P  <_  x )
)  <->  ( P  e. 
Prime  ->  ( P  ||  ( ! `  0 )  ->  P  <_  0
) ) ) )
6 fveq2 5525 . . . . . 6  |-  ( x  =  k  ->  ( ! `  x )  =  ( ! `  k ) )
76breq2d 4035 . . . . 5  |-  ( x  =  k  ->  ( P  ||  ( ! `  x )  <->  P  ||  ( ! `  k )
) )
8 breq2 4027 . . . . 5  |-  ( x  =  k  ->  ( P  <_  x  <->  P  <_  k ) )
97, 8imbi12d 311 . . . 4  |-  ( x  =  k  ->  (
( P  ||  ( ! `  x )  ->  P  <_  x )  <->  ( P  ||  ( ! `
 k )  ->  P  <_  k ) ) )
109imbi2d 307 . . 3  |-  ( x  =  k  ->  (
( P  e.  Prime  -> 
( P  ||  ( ! `  x )  ->  P  <_  x )
)  <->  ( P  e. 
Prime  ->  ( P  ||  ( ! `  k )  ->  P  <_  k
) ) ) )
11 fveq2 5525 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( k  +  1 )  ->  ( ! `  x )  =  ( ! `  ( k  +  1 ) ) )
1211breq2d 4035 . . . . 5  |-  ( x  =  ( k  +  1 )  ->  ( P  ||  ( ! `  x )  <->  P  ||  ( ! `  ( k  +  1 ) ) ) )
13 breq2 4027 . . . . 5  |-  ( x  =  ( k  +  1 )  ->  ( P  <_  x  <->  P  <_  ( k  +  1 ) ) )
1412, 13imbi12d 311 . . . 4  |-  ( x  =  ( k  +  1 )  ->  (
( P  ||  ( ! `  x )  ->  P  <_  x )  <->  ( P  ||  ( ! `
 ( k  +  1 ) )  ->  P  <_  ( k  +  1 ) ) ) )
1514imbi2d 307 . . 3  |-  ( x  =  ( k  +  1 )  ->  (
( P  e.  Prime  -> 
( P  ||  ( ! `  x )  ->  P  <_  x )
)  <->  ( P  e. 
Prime  ->  ( P  ||  ( ! `  ( k  +  1 ) )  ->  P  <_  (
k  +  1 ) ) ) ) )
16 fveq2 5525 . . . . . 6  |-  ( x  =  N  ->  ( ! `  x )  =  ( ! `  N ) )
1716breq2d 4035 . . . . 5  |-  ( x  =  N  ->  ( P  ||  ( ! `  x )  <->  P  ||  ( ! `  N )
) )
18 breq2 4027 . . . . 5  |-  ( x  =  N  ->  ( P  <_  x  <->  P  <_  N ) )
1917, 18imbi12d 311 . . . 4  |-  ( x  =  N  ->  (
( P  ||  ( ! `  x )  ->  P  <_  x )  <->  ( P  ||  ( ! `
 N )  ->  P  <_  N ) ) )
2019imbi2d 307 . . 3  |-  ( x  =  N  ->  (
( P  e.  Prime  -> 
( P  ||  ( ! `  x )  ->  P  <_  x )
)  <->  ( P  e. 
Prime  ->  ( P  ||  ( ! `  N )  ->  P  <_  N
) ) ) )
21 fac0 11291 . . . . 5  |-  ( ! `
 0 )  =  1
2221breq2i 4031 . . . 4  |-  ( P 
||  ( ! ` 
0 )  <->  P  ||  1
)
23 nprmdvds1 12790 . . . . 5  |-  ( P  e.  Prime  ->  -.  P  ||  1 )
2423pm2.21d 98 . . . 4  |-  ( P  e.  Prime  ->  ( P 
||  1  ->  P  <_  0 ) )
2522, 24syl5bi 208 . . 3  |-  ( P  e.  Prime  ->  ( P 
||  ( ! ` 
0 )  ->  P  <_  0 ) )
26 facp1 11293 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ! `
 ( k  +  1 ) )  =  ( ( ! `  k )  x.  (
k  +  1 ) ) )
2726adantr 451 . . . . . . . . 9  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( ! `  (
k  +  1 ) )  =  ( ( ! `  k )  x.  ( k  +  1 ) ) )
2827breq2d 4035 . . . . . . . 8  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( P  ||  ( ! `  ( k  +  1 ) )  <-> 
P  ||  ( ( ! `  k )  x.  ( k  +  1 ) ) ) )
29 simpr 447 . . . . . . . . 9  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  ->  P  e.  Prime )
30 faccl 11298 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ! `
 k )  e.  NN )
3130adantr 451 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( ! `  k
)  e.  NN )
3231nnzd 10116 . . . . . . . . 9  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( ! `  k
)  e.  ZZ )
33 nn0p1nn 10003 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( k  +  1 )  e.  NN )
3433adantr 451 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( k  +  1 )  e.  NN )
3534nnzd 10116 . . . . . . . . 9  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( k  +  1 )  e.  ZZ )
36 euclemma 12787 . . . . . . . . 9  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  ( ! `  k )  e.  ZZ  /\  ( k  +  1 )  e.  ZZ )  ->  ( P  ||  ( ( ! `
 k )  x.  ( k  +  1 ) )  <->  ( P  ||  ( ! `  k
)  \/  P  ||  ( k  +  1 ) ) ) )
3729, 32, 35, 36syl3anc 1182 . . . . . . . 8  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( P  ||  (
( ! `  k
)  x.  ( k  +  1 ) )  <-> 
( P  ||  ( ! `  k )  \/  P  ||  ( k  +  1 ) ) ) )
3828, 37bitrd 244 . . . . . . 7  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( P  ||  ( ! `  ( k  +  1 ) )  <-> 
( P  ||  ( ! `  k )  \/  P  ||  ( k  +  1 ) ) ) )
39 nn0re 9974 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  NN0  ->  k  e.  RR )
4039adantr 451 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
k  e.  RR )
4140lep1d 9688 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
k  <_  ( k  +  1 ) )
42 prmz 12762 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  ZZ )
4342adantl 452 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  ->  P  e.  ZZ )
4443zred 10117 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  ->  P  e.  RR )
4534nnred 9761 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( k  +  1 )  e.  RR )
46 letr 8914 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( P  e.  RR  /\  k  e.  RR  /\  (
k  +  1 )  e.  RR )  -> 
( ( P  <_ 
k  /\  k  <_  ( k  +  1 ) )  ->  P  <_  ( k  +  1 ) ) )
4744, 40, 45, 46syl3anc 1182 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( ( P  <_ 
k  /\  k  <_  ( k  +  1 ) )  ->  P  <_  ( k  +  1 ) ) )
4841, 47mpan2d 655 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( P  <_  k  ->  P  <_  ( k  +  1 ) ) )
4948imim2d 48 . . . . . . . . 9  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( ( P  ||  ( ! `  k )  ->  P  <_  k
)  ->  ( P  ||  ( ! `  k
)  ->  P  <_  ( k  +  1 ) ) ) )
5049com23 72 . . . . . . . 8  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( P  ||  ( ! `  k )  ->  ( ( P  ||  ( ! `  k )  ->  P  <_  k
)  ->  P  <_  ( k  +  1 ) ) ) )
51 dvdsle 12574 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( P  e.  ZZ  /\  ( k  +  1 )  e.  NN )  ->  ( P  ||  ( k  +  1 )  ->  P  <_  ( k  +  1 ) ) )
5243, 34, 51syl2anc 642 . . . . . . . . 9  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( P  ||  (
k  +  1 )  ->  P  <_  (
k  +  1 ) ) )
5352a1dd 42 . . . . . . . 8  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( P  ||  (
k  +  1 )  ->  ( ( P 
||  ( ! `  k )  ->  P  <_  k )  ->  P  <_  ( k  +  1 ) ) ) )
5450, 53jaod 369 . . . . . . 7  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( ( P  ||  ( ! `  k )  \/  P  ||  (
k  +  1 ) )  ->  ( ( P  ||  ( ! `  k )  ->  P  <_  k )  ->  P  <_  ( k  +  1 ) ) ) )
5538, 54sylbid 206 . . . . . 6  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( P  ||  ( ! `  ( k  +  1 ) )  ->  ( ( P 
||  ( ! `  k )  ->  P  <_  k )  ->  P  <_  ( k  +  1 ) ) ) )
5655com23 72 . . . . 5  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  P  e.  Prime )  -> 
( ( P  ||  ( ! `  k )  ->  P  <_  k
)  ->  ( P  ||  ( ! `  (
k  +  1 ) )  ->  P  <_  ( k  +  1 ) ) ) )
5756ex 423 . . . 4  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( P  e.  Prime  ->  ( ( P  ||  ( ! `
 k )  ->  P  <_  k )  -> 
( P  ||  ( ! `  ( k  +  1 ) )  ->  P  <_  (
k  +  1 ) ) ) ) )
5857a2d 23 . . 3  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ( P  e.  Prime  ->  ( P  ||  ( ! `
 k )  ->  P  <_  k ) )  ->  ( P  e. 
Prime  ->  ( P  ||  ( ! `  ( k  +  1 ) )  ->  P  <_  (
k  +  1 ) ) ) ) )
595, 10, 15, 20, 25, 58nn0ind 10108 . 2  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( P  e.  Prime  ->  ( P 
||  ( ! `  N )  ->  P  <_  N ) ) )
60593imp 1145 1  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  P  e.  Prime  /\  P  ||  ( ! `  N
) )  ->  P  <_  N )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    \/ wo 357    /\ wa 358    /\ w3a 934    = wceq 1623    e. wcel 1684   class class class wbr 4023   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   RRcr 8736   0cc0 8737   1c1 8738    + caddc 8740    x. cmul 8742    <_ cle 8868   NNcn 9746   NN0cn0 9965   ZZcz 10024   !cfa 11288    || cdivides 12531   Primecprime 12758
This theorem is referenced by:  chtublem  20450  bposlem3  20525
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814  ax-pre-sup 8815
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 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-2nd 6123  df-riota 6304  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-1o 6479  df-2o 6480  df-oadd 6483  df-er 6660  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-fin 6867  df-sup 7194  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-div 9424  df-nn 9747  df-2 9804  df-3 9805  df-n0 9966  df-z 10025  df-uz 10231  df-rp 10355  df-fl 10925  df-mod 10974  df-seq 11047  df-exp 11105  df-fac 11289  df-cj 11584  df-re 11585  df-im 11586  df-sqr 11720  df-abs 11721  df-dvds 12532  df-gcd 12686  df-prm 12759
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