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Theorem ppivalnn

Description: Value of the prime-counting function pi for positive integers, according to Ján Mináč, see statement in Ribenboim, p. 181. (Contributed by AV, 10-Apr-2026)

Ref Expression
Assertion ppivalnn ⊢ N ∈ ℕ → π _ ⁡ N = ∑ k = 2 N k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elnn1uz2 ⊢ N ∈ ℕ ↔ N = 1 ∨ N ∈ ℤ ≥ 2
2 ppi1sum ⊢ π _ ⁡ 1 = ∑ k ∈ ∅ k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k
3 fveq2 ⊢ N = 1 → π _ ⁡ N = π _ ⁡ 1
4 oveq2 ⊢ N = 1 → 2 … N = 2 … 1
5 1lt2 ⊢ 1 < 2
6 2z ⊢ 2 ∈ ℤ
7 1z ⊢ 1 ∈ ℤ
8 fzn ⊢ 2 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ → 1 < 2 ↔ 2 … 1 = ∅
9 6 7 8 mp2an ⊢ 1 < 2 ↔ 2 … 1 = ∅
10 5 9 mpbi ⊢ 2 … 1 = ∅
11 4 10 eqtrdi ⊢ N = 1 → 2 … N = ∅
12 11 sumeq1d ⊢ N = 1 → ∑ k = 2 N k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k = ∑ k ∈ ∅ k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k
13 2 3 12 3eqtr4a ⊢ N = 1 → π _ ⁡ N = ∑ k = 2 N k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k
14 fzfid ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 → 2 … N ∈ Fin
15 inss1 ⊢ 2 … N ∩ ℙ ⊆ 2 … N
16 eqid ⊢ 𝟙 2 … N ⁡ 2 … N ∩ ℙ = 𝟙 2 … N ⁡ 2 … N ∩ ℙ
17 16 indsumhash ⊢ 2 … N ∈ Fin ∧ 2 … N ∩ ℙ ⊆ 2 … N → ∑ k = 2 N 𝟙 2 … N ⁡ 2 … N ∩ ℙ ⁡ k = 2 … N ∩ ℙ
18 14 15 17 sylancl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 → ∑ k = 2 N 𝟙 2 … N ⁡ 2 … N ∩ ℙ ⁡ k = 2 … N ∩ ℙ
19 eqid ⊢ 2 … N = 2 … N
20 19 indprmfz ⊢ 𝟙 2 … N ⁡ 2 … N ∩ ℙ = n ∈ 2 … N ⟼ n − 1 ! + 1 n − n − 1 ! n
21 fvoveq1 ⊢ n = k → n − 1 ! = k − 1 !
22 21 oveq1d ⊢ n = k → n − 1 ! + 1 = k − 1 ! + 1
23 id ⊢ n = k → n = k
24 22 23 oveq12d ⊢ n = k → n − 1 ! + 1 n = k − 1 ! + 1 k
25 21 23 oveq12d ⊢ n = k → n − 1 ! n = k − 1 ! k
26 25 fveq2d ⊢ n = k → n − 1 ! n = k − 1 ! k
27 24 26 oveq12d ⊢ n = k → n − 1 ! + 1 n − n − 1 ! n = k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k
28 27 fveq2d ⊢ n = k → n − 1 ! + 1 n − n − 1 ! n = k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k
29 simpr ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 ∧ k ∈ 2 … N → k ∈ 2 … N
30 fvexd ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 ∧ k ∈ 2 … N → k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k ∈ V
31 20 28 29 30 fvmptd3 ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 ∧ k ∈ 2 … N → 𝟙 2 … N ⁡ 2 … N ∩ ℙ ⁡ k = k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k
32 31 eqcomd ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 ∧ k ∈ 2 … N → k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k = 𝟙 2 … N ⁡ 2 … N ∩ ℙ ⁡ k
33 32 sumeq2dv ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 → ∑ k = 2 N k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k = ∑ k = 2 N 𝟙 2 … N ⁡ 2 … N ∩ ℙ ⁡ k
34 eluzelz ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 → N ∈ ℤ
35 ppival2 ⊢ N ∈ ℤ → π _ ⁡ N = 2 … N ∩ ℙ
36 34 35 syl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 → π _ ⁡ N = 2 … N ∩ ℙ
37 18 33 36 3eqtr4rd ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 → π _ ⁡ N = ∑ k = 2 N k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k
38 13 37 jaoi ⊢ N = 1 ∨ N ∈ ℤ ≥ 2 → π _ ⁡ N = ∑ k = 2 N k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k
39 1 38 sylbi ⊢ N ∈ ℕ → π _ ⁡ N = ∑ k = 2 N k − 1 ! + 1 k − k − 1 ! k