Metamath Proof Explorer


Theorem pcadd

Description: An inequality for the prime count of a sum. This is the source of the ultrametric inequality for the p-adic metric. (Contributed by Mario Carneiro, 9-Sep-2014)

Ref Expression
Hypotheses pcadd.1 φP
pcadd.2 φA
pcadd.3 φB
pcadd.4 φPpCntAPpCntB
Assertion pcadd φPpCntAPpCntA+B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pcadd.1 φP
2 pcadd.2 φA
3 pcadd.3 φB
4 pcadd.4 φPpCntAPpCntB
5 elq AxyA=xy
6 2 5 sylib φxyA=xy
7 elq BzwB=zw
8 3 7 sylib φzwB=zw
9 pcxcl PAPpCntA*
10 1 2 9 syl2anc φPpCntA*
11 10 xrleidd φPpCntAPpCntA
12 11 adantr φB=0PpCntAPpCntA
13 oveq2 B=0A+B=A+0
14 qcn AA
15 2 14 syl φA
16 15 addridd φA+0=A
17 13 16 sylan9eqr φB=0A+B=A
18 17 oveq2d φB=0PpCntA+B=PpCntA
19 12 18 breqtrrd φB=0PpCntAPpCntA+B
20 19 a1d φB=0xyA=xyzwB=zwPpCntAPpCntA+B
21 reeanv xzyA=xywB=zwxyA=xyzwB=zw
22 reeanv ywA=xyB=zwyA=xywB=zw
23 1 ad3antrrr φB0xzywA=xyB=zwP
24 prmnn PP
25 23 24 syl φB0xzywA=xyB=zwP
26 simplrl φB0xzywA=xyB=zwx
27 simprrl φB0xzywA=xyB=zwA=xy
28 pc0 PPpCnt0=+∞
29 23 28 syl φB0xzywA=xyB=zwPpCnt0=+∞
30 3 ad3antrrr φB0xzywA=xyB=zwB
31 simpllr φB0xzywA=xyB=zwB0
32 pcqcl PBB0PpCntB
33 23 30 31 32 syl12anc φB0xzywA=xyB=zwPpCntB
34 33 zred φB0xzywA=xyB=zwPpCntB
35 ltpnf PpCntBPpCntB<+∞
36 rexr PpCntBPpCntB*
37 pnfxr +∞*
38 xrltnle PpCntB*+∞*PpCntB<+∞¬+∞PpCntB
39 36 37 38 sylancl PpCntBPpCntB<+∞¬+∞PpCntB
40 35 39 mpbid PpCntB¬+∞PpCntB
41 34 40 syl φB0xzywA=xyB=zw¬+∞PpCntB
42 29 41 eqnbrtrd φB0xzywA=xyB=zw¬PpCnt0PpCntB
43 4 ad3antrrr φB0xzywA=xyB=zwPpCntAPpCntB
44 oveq2 A=0PpCntA=PpCnt0
45 44 breq1d A=0PpCntAPpCntBPpCnt0PpCntB
46 43 45 syl5ibcom φB0xzywA=xyB=zwA=0PpCnt0PpCntB
47 46 necon3bd φB0xzywA=xyB=zw¬PpCnt0PpCntBA0
48 42 47 mpd φB0xzywA=xyB=zwA0
49 27 48 eqnetrrd φB0xzywA=xyB=zwxy0
50 simprll φB0xzywA=xyB=zwy
51 50 nncnd φB0xzywA=xyB=zwy
52 50 nnne0d φB0xzywA=xyB=zwy0
53 51 52 div0d φB0xzywA=xyB=zw0y=0
54 oveq1 x=0xy=0y
55 54 eqeq1d x=0xy=00y=0
56 53 55 syl5ibrcom φB0xzywA=xyB=zwx=0xy=0
57 56 necon3d φB0xzywA=xyB=zwxy0x0
58 49 57 mpd φB0xzywA=xyB=zwx0
59 pczcl Pxx0PpCntx0
60 23 26 58 59 syl12anc φB0xzywA=xyB=zwPpCntx0
61 25 60 nnexpcld φB0xzywA=xyB=zwPPpCntx
62 61 nncnd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntx
63 62 51 mulcomd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntxy=yPPpCntx
64 63 oveq2d φB0xzywA=xyB=zwxPPpCntyPPpCntxy=xPPpCntyyPPpCntx
65 26 zcnd φB0xzywA=xyB=zwx
66 23 50 pccld φB0xzywA=xyB=zwPpCnty0
67 25 66 nnexpcld φB0xzywA=xyB=zwPPpCnty
68 67 nncnd φB0xzywA=xyB=zwPPpCnty
69 61 nnne0d φB0xzywA=xyB=zwPPpCntx0
70 67 nnne0d φB0xzywA=xyB=zwPPpCnty0
71 65 62 51 68 69 70 52 divdivdivd φB0xzywA=xyB=zwxPPpCntxyPPpCnty=xPPpCntyPPpCntxy
72 27 oveq2d φB0xzywA=xyB=zwPpCntA=PpCntxy
73 pcdiv Pxx0yPpCntxy=PpCntxPpCnty
74 23 26 58 50 73 syl121anc φB0xzywA=xyB=zwPpCntxy=PpCntxPpCnty
75 72 74 eqtrd φB0xzywA=xyB=zwPpCntA=PpCntxPpCnty
76 75 oveq2d φB0xzywA=xyB=zwPPpCntA=PPpCntxPpCnty
77 25 nncnd φB0xzywA=xyB=zwP
78 25 nnne0d φB0xzywA=xyB=zwP0
79 66 nn0zd φB0xzywA=xyB=zwPpCnty
80 60 nn0zd φB0xzywA=xyB=zwPpCntx
81 77 78 79 80 expsubd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntxPpCnty=PPpCntxPPpCnty
82 76 81 eqtrd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntA=PPpCntxPPpCnty
83 82 oveq2d φB0xzywA=xyB=zwAPPpCntA=APPpCntxPPpCnty
84 27 oveq1d φB0xzywA=xyB=zwAPPpCntxPPpCnty=xyPPpCntxPPpCnty
85 65 51 62 68 52 70 69 divdivdivd φB0xzywA=xyB=zwxyPPpCntxPPpCnty=xPPpCntyyPPpCntx
86 83 84 85 3eqtrd φB0xzywA=xyB=zwAPPpCntA=xPPpCntyyPPpCntx
87 64 71 86 3eqtr4d φB0xzywA=xyB=zwxPPpCntxyPPpCnty=APPpCntA
88 87 oveq2d φB0xzywA=xyB=zwPPpCntAxPPpCntxyPPpCnty=PPpCntAAPPpCntA
89 2 ad3antrrr φB0xzywA=xyB=zwA
90 89 14 syl φB0xzywA=xyB=zwA
91 pcqcl PAA0PpCntA
92 23 89 48 91 syl12anc φB0xzywA=xyB=zwPpCntA
93 77 78 92 expclzd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntA
94 77 78 92 expne0d φB0xzywA=xyB=zwPPpCntA0
95 90 93 94 divcan2d φB0xzywA=xyB=zwPPpCntAAPPpCntA=A
96 88 95 eqtr2d φB0xzywA=xyB=zwA=PPpCntAxPPpCntxyPPpCnty
97 simplrr φB0xzywA=xyB=zwz
98 simprrr φB0xzywA=xyB=zwB=zw
99 98 31 eqnetrrd φB0xzywA=xyB=zwzw0
100 simprlr φB0xzywA=xyB=zww
101 100 nncnd φB0xzywA=xyB=zww
102 100 nnne0d φB0xzywA=xyB=zww0
103 101 102 div0d φB0xzywA=xyB=zw0w=0
104 oveq1 z=0zw=0w
105 104 eqeq1d z=0zw=00w=0
106 103 105 syl5ibrcom φB0xzywA=xyB=zwz=0zw=0
107 106 necon3d φB0xzywA=xyB=zwzw0z0
108 99 107 mpd φB0xzywA=xyB=zwz0
109 pczcl Pzz0PpCntz0
110 23 97 108 109 syl12anc φB0xzywA=xyB=zwPpCntz0
111 25 110 nnexpcld φB0xzywA=xyB=zwPPpCntz
112 111 nncnd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntz
113 112 101 mulcomd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntzw=wPPpCntz
114 113 oveq2d φB0xzywA=xyB=zwzPPpCntwPPpCntzw=zPPpCntwwPPpCntz
115 97 zcnd φB0xzywA=xyB=zwz
116 23 100 pccld φB0xzywA=xyB=zwPpCntw0
117 25 116 nnexpcld φB0xzywA=xyB=zwPPpCntw
118 117 nncnd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntw
119 111 nnne0d φB0xzywA=xyB=zwPPpCntz0
120 117 nnne0d φB0xzywA=xyB=zwPPpCntw0
121 115 112 101 118 119 120 102 divdivdivd φB0xzywA=xyB=zwzPPpCntzwPPpCntw=zPPpCntwPPpCntzw
122 98 oveq2d φB0xzywA=xyB=zwPpCntB=PpCntzw
123 pcdiv Pzz0wPpCntzw=PpCntzPpCntw
124 23 97 108 100 123 syl121anc φB0xzywA=xyB=zwPpCntzw=PpCntzPpCntw
125 122 124 eqtrd φB0xzywA=xyB=zwPpCntB=PpCntzPpCntw
126 125 oveq2d φB0xzywA=xyB=zwPPpCntB=PPpCntzPpCntw
127 116 nn0zd φB0xzywA=xyB=zwPpCntw
128 110 nn0zd φB0xzywA=xyB=zwPpCntz
129 77 78 127 128 expsubd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntzPpCntw=PPpCntzPPpCntw
130 126 129 eqtrd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntB=PPpCntzPPpCntw
131 130 oveq2d φB0xzywA=xyB=zwBPPpCntB=BPPpCntzPPpCntw
132 98 oveq1d φB0xzywA=xyB=zwBPPpCntzPPpCntw=zwPPpCntzPPpCntw
133 115 101 112 118 102 120 119 divdivdivd φB0xzywA=xyB=zwzwPPpCntzPPpCntw=zPPpCntwwPPpCntz
134 131 132 133 3eqtrd φB0xzywA=xyB=zwBPPpCntB=zPPpCntwwPPpCntz
135 114 121 134 3eqtr4d φB0xzywA=xyB=zwzPPpCntzwPPpCntw=BPPpCntB
136 135 oveq2d φB0xzywA=xyB=zwPPpCntBzPPpCntzwPPpCntw=PPpCntBBPPpCntB
137 qcn BB
138 30 137 syl φB0xzywA=xyB=zwB
139 77 78 33 expclzd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntB
140 77 78 33 expne0d φB0xzywA=xyB=zwPPpCntB0
141 138 139 140 divcan2d φB0xzywA=xyB=zwPPpCntBBPPpCntB=B
142 136 141 eqtr2d φB0xzywA=xyB=zwB=PPpCntBzPPpCntzwPPpCntw
143 eluz PpCntAPpCntBPpCntBPpCntAPpCntAPpCntB
144 92 33 143 syl2anc φB0xzywA=xyB=zwPpCntBPpCntAPpCntAPpCntB
145 43 144 mpbird φB0xzywA=xyB=zwPpCntBPpCntA
146 pczdvds Pxx0PPpCntxx
147 23 26 58 146 syl12anc φB0xzywA=xyB=zwPPpCntxx
148 61 nnzd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntx
149 dvdsval2 PPpCntxPPpCntx0xPPpCntxxxPPpCntx
150 148 69 26 149 syl3anc φB0xzywA=xyB=zwPPpCntxxxPPpCntx
151 147 150 mpbid φB0xzywA=xyB=zwxPPpCntx
152 pczndvds2 Pxx0¬PxPPpCntx
153 23 26 58 152 syl12anc φB0xzywA=xyB=zw¬PxPPpCntx
154 151 153 jca φB0xzywA=xyB=zwxPPpCntx¬PxPPpCntx
155 pcdvds PyPPpCntyy
156 23 50 155 syl2anc φB0xzywA=xyB=zwPPpCntyy
157 67 nnzd φB0xzywA=xyB=zwPPpCnty
158 50 nnzd φB0xzywA=xyB=zwy
159 dvdsval2 PPpCntyPPpCnty0yPPpCntyyyPPpCnty
160 157 70 158 159 syl3anc φB0xzywA=xyB=zwPPpCntyyyPPpCnty
161 156 160 mpbid φB0xzywA=xyB=zwyPPpCnty
162 50 nnred φB0xzywA=xyB=zwy
163 67 nnred φB0xzywA=xyB=zwPPpCnty
164 50 nngt0d φB0xzywA=xyB=zw0<y
165 67 nngt0d φB0xzywA=xyB=zw0<PPpCnty
166 162 163 164 165 divgt0d φB0xzywA=xyB=zw0<yPPpCnty
167 elnnz yPPpCntyyPPpCnty0<yPPpCnty
168 161 166 167 sylanbrc φB0xzywA=xyB=zwyPPpCnty
169 pcndvds2 Py¬PyPPpCnty
170 23 50 169 syl2anc φB0xzywA=xyB=zw¬PyPPpCnty
171 168 170 jca φB0xzywA=xyB=zwyPPpCnty¬PyPPpCnty
172 pczdvds Pzz0PPpCntzz
173 23 97 108 172 syl12anc φB0xzywA=xyB=zwPPpCntzz
174 111 nnzd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntz
175 dvdsval2 PPpCntzPPpCntz0zPPpCntzzzPPpCntz
176 174 119 97 175 syl3anc φB0xzywA=xyB=zwPPpCntzzzPPpCntz
177 173 176 mpbid φB0xzywA=xyB=zwzPPpCntz
178 pczndvds2 Pzz0¬PzPPpCntz
179 23 97 108 178 syl12anc φB0xzywA=xyB=zw¬PzPPpCntz
180 177 179 jca φB0xzywA=xyB=zwzPPpCntz¬PzPPpCntz
181 pcdvds PwPPpCntww
182 23 100 181 syl2anc φB0xzywA=xyB=zwPPpCntww
183 117 nnzd φB0xzywA=xyB=zwPPpCntw
184 100 nnzd φB0xzywA=xyB=zww
185 dvdsval2 PPpCntwPPpCntw0wPPpCntwwwPPpCntw
186 183 120 184 185 syl3anc φB0xzywA=xyB=zwPPpCntwwwPPpCntw
187 182 186 mpbid φB0xzywA=xyB=zwwPPpCntw
188 100 nnred φB0xzywA=xyB=zww
189 117 nnred φB0xzywA=xyB=zwPPpCntw
190 100 nngt0d φB0xzywA=xyB=zw0<w
191 117 nngt0d φB0xzywA=xyB=zw0<PPpCntw
192 188 189 190 191 divgt0d φB0xzywA=xyB=zw0<wPPpCntw
193 elnnz wPPpCntwwPPpCntw0<wPPpCntw
194 187 192 193 sylanbrc φB0xzywA=xyB=zwwPPpCntw
195 pcndvds2 Pw¬PwPPpCntw
196 23 100 195 syl2anc φB0xzywA=xyB=zw¬PwPPpCntw
197 194 196 jca φB0xzywA=xyB=zwwPPpCntw¬PwPPpCntw
198 23 96 142 145 154 171 180 197 pcaddlem φB0xzywA=xyB=zwPpCntAPpCntA+B
199 198 expr φB0xzywA=xyB=zwPpCntAPpCntA+B
200 199 rexlimdvva φB0xzywA=xyB=zwPpCntAPpCntA+B
201 22 200 biimtrrid φB0xzyA=xywB=zwPpCntAPpCntA+B
202 201 rexlimdvva φB0xzyA=xywB=zwPpCntAPpCntA+B
203 21 202 biimtrrid φB0xyA=xyzwB=zwPpCntAPpCntA+B
204 20 203 pm2.61dane φxyA=xyzwB=zwPpCntAPpCntA+B
205 6 8 204 mp2and φPpCntAPpCntA+B