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Theorem pcqcl

Description: Closure of the general prime count function. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Feb-2014)

Ref Expression
Assertion pcqcl ⊢ P ∈ ℙ ∧ N ∈ ℚ ∧ N ≠ 0 → P pCnt N ∈ ℤ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simprl ⊢ P ∈ ℙ ∧ N ∈ ℚ ∧ N ≠ 0 → N ∈ ℚ
2 elq ⊢ N ∈ ℚ ↔ ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℕ N = x y
3 1 2 sylib ⊢ P ∈ ℙ ∧ N ∈ ℚ ∧ N ≠ 0 → ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℕ N = x y
4 nncn ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℂ
5 nnne0 ⊢ y ∈ ℕ → y ≠ 0
6 4 5 div0d ⊢ y ∈ ℕ → 0 y = 0
7 6 ad2antll ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℕ → 0 y = 0
8 oveq1 ⊢ x = 0 → x y = 0 y
9 8 eqeq1d ⊢ x = 0 → x y = 0 ↔ 0 y = 0
10 7 9 syl5ibrcom ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℕ → x = 0 → x y = 0
11 10 necon3d ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℕ → x y ≠ 0 → x ≠ 0
12 an32 ⊢ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℕ ∧ x ≠ 0 ↔ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ y ∈ ℕ
13 pcdiv ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ y ∈ ℕ → P pCnt x y = P pCnt x − P pCnt y
14 pczcl ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 → P pCnt x ∈ ℕ 0
15 14 nn0zd ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 → P pCnt x ∈ ℤ
16 15 3adant3 ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ y ∈ ℕ → P pCnt x ∈ ℤ
17 nnz ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℤ
18 17 5 jca ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℤ ∧ y ≠ 0
19 pczcl ⊢ P ∈ ℙ ∧ y ∈ ℤ ∧ y ≠ 0 → P pCnt y ∈ ℕ 0
20 19 nn0zd ⊢ P ∈ ℙ ∧ y ∈ ℤ ∧ y ≠ 0 → P pCnt y ∈ ℤ
21 18 20 sylan2 ⊢ P ∈ ℙ ∧ y ∈ ℕ → P pCnt y ∈ ℤ
22 21 3adant2 ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ y ∈ ℕ → P pCnt y ∈ ℤ
23 16 22 zsubcld ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ y ∈ ℕ → P pCnt x − P pCnt y ∈ ℤ
24 13 23 eqeltrd ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ y ∈ ℕ → P pCnt x y ∈ ℤ
25 24 3expb ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ y ∈ ℕ → P pCnt x y ∈ ℤ
26 12 25 sylan2b ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℕ ∧ x ≠ 0 → P pCnt x y ∈ ℤ
27 26 expr ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℕ → x ≠ 0 → P pCnt x y ∈ ℤ
28 11 27 syld ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℕ → x y ≠ 0 → P pCnt x y ∈ ℤ
29 neeq1 ⊢ N = x y → N ≠ 0 ↔ x y ≠ 0
30 oveq2 ⊢ N = x y → P pCnt N = P pCnt x y
31 30 eleq1d ⊢ N = x y → P pCnt N ∈ ℤ ↔ P pCnt x y ∈ ℤ
32 29 31 imbi12d ⊢ N = x y → N ≠ 0 → P pCnt N ∈ ℤ ↔ x y ≠ 0 → P pCnt x y ∈ ℤ
33 28 32 syl5ibrcom ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℕ → N = x y → N ≠ 0 → P pCnt N ∈ ℤ
34 33 com23 ⊢ P ∈ ℙ ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℕ → N ≠ 0 → N = x y → P pCnt N ∈ ℤ
35 34 impancom ⊢ P ∈ ℙ ∧ N ≠ 0 → x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℕ → N = x y → P pCnt N ∈ ℤ
36 35 adantrl ⊢ P ∈ ℙ ∧ N ∈ ℚ ∧ N ≠ 0 → x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℕ → N = x y → P pCnt N ∈ ℤ
37 36 rexlimdvv ⊢ P ∈ ℙ ∧ N ∈ ℚ ∧ N ≠ 0 → ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℕ N = x y → P pCnt N ∈ ℤ
38 3 37 mpd ⊢ P ∈ ℙ ∧ N ∈ ℚ ∧ N ≠ 0 → P pCnt N ∈ ℤ