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Theorem bposlem5

Description: Lemma for bpos . Bound the product of all small primes in the binomial coefficient. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Mar-2014) (Proof shortened by AV, 15-Sep-2021)

Ref Expression
Hypotheses bpos.1 φN5
bpos.2 φ¬pN<pp2 N
bpos.3 F=nifnnnpCnt(2 NN)1
bpos.4 K=2 N3
bpos.5 M=2 N
Assertion bposlem5 φseq1×FM2 N2 N3+2

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 bpos.1 φN5
2 bpos.2 φ¬pN<pp2 N
3 bpos.3 F=nifnnnpCnt(2 NN)1
4 bpos.4 K=2 N3
5 bpos.5 M=2 N
6 id nn
7 5nn 5
8 eluznn 5N5N
9 7 1 8 sylancr φN
10 9 nnnn0d φN0
11 fzctr N0N02 N
12 bccl2 N02 N(2 NN)
13 10 11 12 3syl φ(2 NN)
14 pccl n(2 NN)npCnt(2 NN)0
15 6 13 14 syl2anr φnnpCnt(2 NN)0
16 15 ralrimiva φnnpCnt(2 NN)0
17 3 16 pcmptcl φF:seq1×F:
18 17 simprd φseq1×F:
19 3nn 3
20 2z 2
21 9 nnzd φN
22 zmulcl 2N2 N
23 20 21 22 sylancr φ2 N
24 23 zred φ2 N
25 2nn 2
26 nnmulcl 2N2 N
27 25 9 26 sylancr φ2 N
28 27 nnrpd φ2 N+
29 28 rpge0d φ02 N
30 24 29 resqrtcld φ2 N
31 30 flcld φ2 N
32 sqrt9 9=3
33 9re 9
34 33 a1i φ9
35 10re 10
36 35 a1i φ10
37 lep1 999+1
38 33 37 ax-mp 99+1
39 9p1e10 9+1=10
40 38 39 breqtri 910
41 40 a1i φ910
42 5cn 5
43 2cn 2
44 5t2e10 52=10
45 42 43 44 mulcomli 25=10
46 eluzle N55N
47 1 46 syl φ5N
48 9 nnred φN
49 5re 5
50 2re 2
51 2pos 0<2
52 50 51 pm3.2i 20<2
53 lemul2 5N20<25N252 N
54 49 52 53 mp3an13 N5N252 N
55 48 54 syl φ5N252 N
56 47 55 mpbid φ252 N
57 45 56 eqbrtrrid φ102 N
58 34 36 24 41 57 letrd φ92 N
59 0re 0
60 9pos 0<9
61 59 33 60 ltleii 09
62 33 61 pm3.2i 909
63 24 29 jca φ2 N02 N
64 sqrtle 9092 N02 N92 N92 N
65 62 63 64 sylancr φ92 N92 N
66 58 65 mpbid φ92 N
67 32 66 eqbrtrrid φ32 N
68 3z 3
69 flge 2 N332 N32 N
70 30 68 69 sylancl φ32 N32 N
71 67 70 mpbid φ32 N
72 68 eluz1i 2 N32 N32 N
73 31 71 72 sylanbrc φ2 N3
74 5 73 eqeltrid φM3
75 eluznn 3M3M
76 19 74 75 sylancr φM
77 18 76 ffvelcdmd φseq1×FM
78 77 nnred φseq1×FM
79 76 nnred φM
80 ppicl Mπ_M0
81 79 80 syl φπ_M0
82 27 81 nnexpcld φ2 Nπ_M
83 82 nnred φ2 Nπ_M
84 nndivre 2 N32 N3
85 30 19 84 sylancl φ2 N3
86 readdcl 2 N322 N3+2
87 85 50 86 sylancl φ2 N3+2
88 24 29 87 recxpcld φ2 N2 N3+2
89 fveq2 x=1seq1×Fx=seq1×F1
90 fveq2 x=1π_x=π_1
91 ppi1 π_1=0
92 90 91 eqtrdi x=1π_x=0
93 92 oveq2d x=12 Nπ_x=2 N0
94 89 93 breq12d x=1seq1×Fx2 Nπ_xseq1×F12 N0
95 94 imbi2d x=1φseq1×Fx2 Nπ_xφseq1×F12 N0
96 fveq2 x=kseq1×Fx=seq1×Fk
97 fveq2 x=kπ_x=π_k
98 97 oveq2d x=k2 Nπ_x=2 Nπ_k
99 96 98 breq12d x=kseq1×Fx2 Nπ_xseq1×Fk2 Nπ_k
100 99 imbi2d x=kφseq1×Fx2 Nπ_xφseq1×Fk2 Nπ_k
101 fveq2 x=k+1seq1×Fx=seq1×Fk+1
102 fveq2 x=k+1π_x=π_k+1
103 102 oveq2d x=k+12 Nπ_x=2 Nπ_k+1
104 101 103 breq12d x=k+1seq1×Fx2 Nπ_xseq1×Fk+12 Nπ_k+1
105 104 imbi2d x=k+1φseq1×Fx2 Nπ_xφseq1×Fk+12 Nπ_k+1
106 fveq2 x=Mseq1×Fx=seq1×FM
107 fveq2 x=Mπ_x=π_M
108 107 oveq2d x=M2 Nπ_x=2 Nπ_M
109 106 108 breq12d x=Mseq1×Fx2 Nπ_xseq1×FM2 Nπ_M
110 109 imbi2d x=Mφseq1×Fx2 Nπ_xφseq1×FM2 Nπ_M
111 1z 1
112 seq1 1seq1×F1=F1
113 111 112 ax-mp seq1×F1=F1
114 1nn 1
115 1nprm ¬1
116 eleq1 n=1n1
117 115 116 mtbiri n=1¬n
118 117 iffalsed n=1ifnnnpCnt(2 NN)1=1
119 1ex 1V
120 118 3 119 fvmpt 1F1=1
121 114 120 ax-mp F1=1
122 113 121 eqtri seq1×F1=1
123 1le1 11
124 122 123 eqbrtri seq1×F11
125 23 zcnd φ2 N
126 125 exp0d φ2 N0=1
127 124 126 breqtrrid φseq1×F12 N0
128 18 ffvelcdmda φkseq1×Fk
129 128 nnred φkseq1×Fk
130 129 adantr φkk+1seq1×Fk
131 27 ad2antrr φkk+12 N
132 nnre kk
133 132 ad2antlr φkk+1k
134 ppicl kπ_k0
135 133 134 syl φkk+1π_k0
136 131 135 nnexpcld φkk+12 Nπ_k
137 136 nnred φkk+12 Nπ_k
138 nnre 2 N2 N
139 nngt0 2 N0<2 N
140 138 139 jca 2 N2 N0<2 N
141 27 140 syl φ2 N0<2 N
142 141 ad2antrr φkk+12 N0<2 N
143 lemul1 seq1×Fk2 Nπ_k2 N0<2 Nseq1×Fk2 Nπ_kseq1×Fk2 N2 Nπ_k2 N
144 130 137 142 143 syl3anc φkk+1seq1×Fk2 Nπ_kseq1×Fk2 N2 Nπ_k2 N
145 nnz kk
146 145 adantl φkk
147 ppiprm kk+1π_k+1=π_k+1
148 146 147 sylan φkk+1π_k+1=π_k+1
149 148 oveq2d φkk+12 Nπ_k+1=2 Nπ_k+1
150 125 ad2antrr φkk+12 N
151 150 135 expp1d φkk+12 Nπ_k+1=2 Nπ_k2 N
152 149 151 eqtrd φkk+12 Nπ_k+1=2 Nπ_k2 N
153 152 breq2d φkk+1seq1×Fk2 N2 Nπ_k+1seq1×Fk2 N2 Nπ_k2 N
154 144 153 bitr4d φkk+1seq1×Fk2 Nπ_kseq1×Fk2 N2 Nπ_k+1
155 simpr φkk
156 nnuz =1
157 155 156 eleqtrdi φkk1
158 seqp1 k1seq1×Fk+1=seq1×FkFk+1
159 157 158 syl φkseq1×Fk+1=seq1×FkFk+1
160 159 adantr φkk+1seq1×Fk+1=seq1×FkFk+1
161 peano2nn kk+1
162 161 adantl φkk+1
163 eleq1 n=k+1nk+1
164 id n=k+1n=k+1
165 oveq1 n=k+1npCnt(2 NN)=k+1pCnt(2 NN)
166 164 165 oveq12d n=k+1nnpCnt(2 NN)=k+1k+1pCnt(2 NN)
167 163 166 ifbieq1d n=k+1ifnnnpCnt(2 NN)1=ifk+1k+1k+1pCnt(2 NN)1
168 ovex k+1k+1pCnt(2 NN)V
169 168 119 ifex ifk+1k+1k+1pCnt(2 NN)1V
170 167 3 169 fvmpt k+1Fk+1=ifk+1k+1k+1pCnt(2 NN)1
171 162 170 syl φkFk+1=ifk+1k+1k+1pCnt(2 NN)1
172 iftrue k+1ifk+1k+1k+1pCnt(2 NN)1=k+1k+1pCnt(2 NN)
173 171 172 sylan9eq φkk+1Fk+1=k+1k+1pCnt(2 NN)
174 9 adantr φkN
175 bposlem1 Nk+1k+1k+1pCnt(2 NN)2 N
176 174 175 sylan φkk+1k+1k+1pCnt(2 NN)2 N
177 173 176 eqbrtrd φkk+1Fk+12 N
178 17 simpld φF:
179 ffvelcdm F:k+1Fk+1
180 178 161 179 syl2an φkFk+1
181 180 nnred φkFk+1
182 181 adantr φkk+1Fk+1
183 24 ad2antrr φkk+12 N
184 nnre seq1×Fkseq1×Fk
185 nngt0 seq1×Fk0<seq1×Fk
186 184 185 jca seq1×Fkseq1×Fk0<seq1×Fk
187 128 186 syl φkseq1×Fk0<seq1×Fk
188 187 adantr φkk+1seq1×Fk0<seq1×Fk
189 lemul2 Fk+12 Nseq1×Fk0<seq1×FkFk+12 Nseq1×FkFk+1seq1×Fk2 N
190 182 183 188 189 syl3anc φkk+1Fk+12 Nseq1×FkFk+1seq1×Fk2 N
191 177 190 mpbid φkk+1seq1×FkFk+1seq1×Fk2 N
192 160 191 eqbrtrd φkk+1seq1×Fk+1seq1×Fk2 N
193 ffvelcdm seq1×F:k+1seq1×Fk+1
194 18 161 193 syl2an φkseq1×Fk+1
195 194 nnred φkseq1×Fk+1
196 27 adantr φk2 N
197 128 196 nnmulcld φkseq1×Fk2 N
198 197 nnred φkseq1×Fk2 N
199 162 nnred φkk+1
200 ppicl k+1π_k+10
201 199 200 syl φkπ_k+10
202 196 201 nnexpcld φk2 Nπ_k+1
203 202 nnred φk2 Nπ_k+1
204 letr seq1×Fk+1seq1×Fk2 N2 Nπ_k+1seq1×Fk+1seq1×Fk2 Nseq1×Fk2 N2 Nπ_k+1seq1×Fk+12 Nπ_k+1
205 195 198 203 204 syl3anc φkseq1×Fk+1seq1×Fk2 Nseq1×Fk2 N2 Nπ_k+1seq1×Fk+12 Nπ_k+1
206 205 adantr φkk+1seq1×Fk+1seq1×Fk2 Nseq1×Fk2 N2 Nπ_k+1seq1×Fk+12 Nπ_k+1
207 192 206 mpand φkk+1seq1×Fk2 N2 Nπ_k+1seq1×Fk+12 Nπ_k+1
208 154 207 sylbid φkk+1seq1×Fk2 Nπ_kseq1×Fk+12 Nπ_k+1
209 159 adantr φk¬k+1seq1×Fk+1=seq1×FkFk+1
210 iffalse ¬k+1ifk+1k+1k+1pCnt(2 NN)1=1
211 171 210 sylan9eq φk¬k+1Fk+1=1
212 211 oveq2d φk¬k+1seq1×FkFk+1=seq1×Fk1
213 128 adantr φk¬k+1seq1×Fk
214 213 nncnd φk¬k+1seq1×Fk
215 214 mulridd φk¬k+1seq1×Fk1=seq1×Fk
216 209 212 215 3eqtrd φk¬k+1seq1×Fk+1=seq1×Fk
217 ppinprm k¬k+1π_k+1=π_k
218 146 217 sylan φk¬k+1π_k+1=π_k
219 218 oveq2d φk¬k+12 Nπ_k+1=2 Nπ_k
220 216 219 breq12d φk¬k+1seq1×Fk+12 Nπ_k+1seq1×Fk2 Nπ_k
221 220 biimprd φk¬k+1seq1×Fk2 Nπ_kseq1×Fk+12 Nπ_k+1
222 208 221 pm2.61dan φkseq1×Fk2 Nπ_kseq1×Fk+12 Nπ_k+1
223 222 expcom kφseq1×Fk2 Nπ_kseq1×Fk+12 Nπ_k+1
224 223 a2d kφseq1×Fk2 Nπ_kφseq1×Fk+12 Nπ_k+1
225 95 100 105 110 127 224 nnind Mφseq1×FM2 Nπ_M
226 76 225 mpcom φseq1×FM2 Nπ_M
227 cxpexp 2 Nπ_M02 Nπ_M=2 Nπ_M
228 125 81 227 syl2anc φ2 Nπ_M=2 Nπ_M
229 81 nn0red φπ_M
230 nndivre M3M3
231 79 19 230 sylancl φM3
232 readdcl M32M3+2
233 231 50 232 sylancl φM3+2
234 76 nnnn0d φM0
235 234 nn0ge0d φ0M
236 ppiub M0Mπ_MM3+2
237 79 235 236 syl2anc φπ_MM3+2
238 50 a1i φ2
239 flle 2 N2 N2 N
240 30 239 syl φ2 N2 N
241 5 240 eqbrtrid φM2 N
242 3re 3
243 3pos 0<3
244 242 243 pm3.2i 30<3
245 244 a1i φ30<3
246 lediv1 M2 N30<3M2 NM32 N3
247 79 30 245 246 syl3anc φM2 NM32 N3
248 241 247 mpbid φM32 N3
249 231 85 238 248 leadd1dd φM3+22 N3+2
250 229 233 87 237 249 letrd φπ_M2 N3+2
251 2t1e2 21=2
252 9 nnge1d φ1N
253 1re 1
254 lemul2 1N20<21N212 N
255 253 52 254 mp3an13 N1N212 N
256 48 255 syl φ1N212 N
257 252 256 mpbid φ212 N
258 251 257 eqbrtrrid φ22 N
259 20 eluz1i 2 N22 N22 N
260 23 258 259 sylanbrc φ2 N2
261 eluz2gt1 2 N21<2 N
262 260 261 syl φ1<2 N
263 24 262 229 87 cxpled φπ_M2 N3+22 Nπ_M2 N2 N3+2
264 250 263 mpbid φ2 Nπ_M2 N2 N3+2
265 228 264 eqbrtrrd φ2 Nπ_M2 N2 N3+2
266 78 83 88 226 265 letrd φseq1×FM2 N2 N3+2