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Theorem exprmfct

Description: Every integer greater than or equal to 2 has a prime factor. (Contributed by Paul Chapman, 26-Oct-2012) (Proof shortened by Mario Carneiro, 20-Jun-2015)

Ref Expression
Assertion exprmfct ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eluz2nn ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 → N ∈ ℕ
2 eleq1 ⊢ x = 1 → x ∈ ℤ ≥ 2 ↔ 1 ∈ ℤ ≥ 2
3 2 imbi1d ⊢ x = 1 → x ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x ↔ 1 ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x
4 eleq1 ⊢ x = y → x ∈ ℤ ≥ 2 ↔ y ∈ ℤ ≥ 2
5 breq2 ⊢ x = y → p ∥ x ↔ p ∥ y
6 5 rexbidv ⊢ x = y → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x ↔ ∃ p ∈ ℙ p ∥ y
7 4 6 imbi12d ⊢ x = y → x ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x ↔ y ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ y
8 eleq1 ⊢ x = z → x ∈ ℤ ≥ 2 ↔ z ∈ ℤ ≥ 2
9 breq2 ⊢ x = z → p ∥ x ↔ p ∥ z
10 9 rexbidv ⊢ x = z → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x ↔ ∃ p ∈ ℙ p ∥ z
11 8 10 imbi12d ⊢ x = z → x ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x ↔ z ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ z
12 eleq1 ⊢ x = y ⁢ z → x ∈ ℤ ≥ 2 ↔ y ⁢ z ∈ ℤ ≥ 2
13 breq2 ⊢ x = y ⁢ z → p ∥ x ↔ p ∥ y ⁢ z
14 13 rexbidv ⊢ x = y ⁢ z → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x ↔ ∃ p ∈ ℙ p ∥ y ⁢ z
15 12 14 imbi12d ⊢ x = y ⁢ z → x ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x ↔ y ⁢ z ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ y ⁢ z
16 eleq1 ⊢ x = N → x ∈ ℤ ≥ 2 ↔ N ∈ ℤ ≥ 2
17 breq2 ⊢ x = N → p ∥ x ↔ p ∥ N
18 17 rexbidv ⊢ x = N → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x ↔ ∃ p ∈ ℙ p ∥ N
19 16 18 imbi12d ⊢ x = N → x ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x ↔ N ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ N
20 1m1e0 ⊢ 1 − 1 = 0
21 uz2m1nn ⊢ 1 ∈ ℤ ≥ 2 → 1 − 1 ∈ ℕ
22 20 21 eqeltrrid ⊢ 1 ∈ ℤ ≥ 2 → 0 ∈ ℕ
23 0nnn ⊢ ¬ 0 ∈ ℕ
24 23 pm2.21i ⊢ 0 ∈ ℕ → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x
25 22 24 syl ⊢ 1 ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x
26 prmz ⊢ x ∈ ℙ → x ∈ ℤ
27 iddvds ⊢ x ∈ ℤ → x ∥ x
28 26 27 syl ⊢ x ∈ ℙ → x ∥ x
29 breq1 ⊢ p = x → p ∥ x ↔ x ∥ x
30 29 rspcev ⊢ x ∈ ℙ ∧ x ∥ x → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x
31 28 30 mpdan ⊢ x ∈ ℙ → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x
32 31 a1d ⊢ x ∈ ℙ → x ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ x
33 simpl ⊢ y ∈ ℤ ≥ 2 ∧ z ∈ ℤ ≥ 2 → y ∈ ℤ ≥ 2
34 eluzelz ⊢ y ∈ ℤ ≥ 2 → y ∈ ℤ
35 34 ad2antrr ⊢ y ∈ ℤ ≥ 2 ∧ z ∈ ℤ ≥ 2 ∧ p ∈ ℙ → y ∈ ℤ
36 eluzelz ⊢ z ∈ ℤ ≥ 2 → z ∈ ℤ
37 36 ad2antlr ⊢ y ∈ ℤ ≥ 2 ∧ z ∈ ℤ ≥ 2 ∧ p ∈ ℙ → z ∈ ℤ
38 dvdsmul1 ⊢ y ∈ ℤ ∧ z ∈ ℤ → y ∥ y ⁢ z
39 35 37 38 syl2anc ⊢ y ∈ ℤ ≥ 2 ∧ z ∈ ℤ ≥ 2 ∧ p ∈ ℙ → y ∥ y ⁢ z
40 prmz ⊢ p ∈ ℙ → p ∈ ℤ
41 40 adantl ⊢ y ∈ ℤ ≥ 2 ∧ z ∈ ℤ ≥ 2 ∧ p ∈ ℙ → p ∈ ℤ
42 35 37 zmulcld ⊢ y ∈ ℤ ≥ 2 ∧ z ∈ ℤ ≥ 2 ∧ p ∈ ℙ → y ⁢ z ∈ ℤ
43 dvdstr ⊢ p ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∧ y ⁢ z ∈ ℤ → p ∥ y ∧ y ∥ y ⁢ z → p ∥ y ⁢ z
44 41 35 42 43 syl3anc ⊢ y ∈ ℤ ≥ 2 ∧ z ∈ ℤ ≥ 2 ∧ p ∈ ℙ → p ∥ y ∧ y ∥ y ⁢ z → p ∥ y ⁢ z
45 39 44 mpan2d ⊢ y ∈ ℤ ≥ 2 ∧ z ∈ ℤ ≥ 2 ∧ p ∈ ℙ → p ∥ y → p ∥ y ⁢ z
46 45 reximdva ⊢ y ∈ ℤ ≥ 2 ∧ z ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ y → ∃ p ∈ ℙ p ∥ y ⁢ z
47 33 46 embantd ⊢ y ∈ ℤ ≥ 2 ∧ z ∈ ℤ ≥ 2 → y ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ y → ∃ p ∈ ℙ p ∥ y ⁢ z
48 47 a1dd ⊢ y ∈ ℤ ≥ 2 ∧ z ∈ ℤ ≥ 2 → y ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ y → y ⁢ z ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ y ⁢ z
49 48 adantrd ⊢ y ∈ ℤ ≥ 2 ∧ z ∈ ℤ ≥ 2 → y ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ y ∧ z ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ z → y ⁢ z ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ y ⁢ z
50 3 7 11 15 19 25 32 49 prmind ⊢ N ∈ ℕ → N ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ N
51 1 50 mpcom ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 → ∃ p ∈ ℙ p ∥ N