Database
ELEMENTARY NUMBER THEORY
Elementary prime number theory
Van der Waerden's theorem
vdwlem11
Next ⟩
vdwlem12
Metamath Proof Explorer
Ascii
Unicode
Theorem
vdwlem11
Description:
Lemma for
vdw
.
(Contributed by
Mario Carneiro
, 18-Aug-2014)
Ref
Expression
Hypotheses
vdw.r
⊢
φ
→
R
∈
Fin
vdwlem9.k
⊢
φ
→
K
∈
ℤ
≥
2
vdwlem9.s
⊢
φ
→
∀
s
∈
Fin
∃
n
∈
ℕ
∀
f
∈
s
1
…
n
K
MonoAP
f
Assertion
vdwlem11
⊢
φ
→
∃
n
∈
ℕ
∀
f
∈
R
1
…
n
K
+
1
MonoAP
f
Proof
Step
Hyp
Ref
Expression
1
vdw.r
⊢
φ
→
R
∈
Fin
2
vdwlem9.k
⊢
φ
→
K
∈
ℤ
≥
2
3
vdwlem9.s
⊢
φ
→
∀
s
∈
Fin
∃
n
∈
ℕ
∀
f
∈
s
1
…
n
K
MonoAP
f
4
hashcl
⊢
R
∈
Fin
→
R
∈
ℕ
0
5
1
4
syl
⊢
φ
→
R
∈
ℕ
0
6
nn0p1nn
⊢
R
∈
ℕ
0
→
R
+
1
∈
ℕ
7
5
6
syl
⊢
φ
→
R
+
1
∈
ℕ
8
1
2
3
7
vdwlem10
⊢
φ
→
∃
n
∈
ℕ
∀
f
∈
R
1
…
n
R
+
1
K
PolyAP
f
∨
K
+
1
MonoAP
f
9
1
adantr
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
→
R
∈
Fin
10
ovex
⊢
1
…
n
∈
V
11
elmapg
⊢
R
∈
Fin
∧
1
…
n
∈
V
→
f
∈
R
1
…
n
↔
f
:
1
…
n
⟶
R
12
9
10
11
sylancl
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
→
f
∈
R
1
…
n
↔
f
:
1
…
n
⟶
R
13
12
biimpa
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
∈
R
1
…
n
→
f
:
1
…
n
⟶
R
14
5
nn0red
⊢
φ
→
R
∈
ℝ
15
14
ltp1d
⊢
φ
→
R
<
R
+
1
16
peano2re
⊢
R
∈
ℝ
→
R
+
1
∈
ℝ
17
14
16
syl
⊢
φ
→
R
+
1
∈
ℝ
18
14
17
ltnled
⊢
φ
→
R
<
R
+
1
↔
¬
R
+
1
≤
R
19
15
18
mpbid
⊢
φ
→
¬
R
+
1
≤
R
20
19
adantr
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
→
¬
R
+
1
≤
R
21
eluz2nn
⊢
K
∈
ℤ
≥
2
→
K
∈
ℕ
22
2
21
syl
⊢
φ
→
K
∈
ℕ
23
22
adantr
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
→
K
∈
ℕ
24
23
nnnn0d
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
→
K
∈
ℕ
0
25
simprr
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
→
f
:
1
…
n
⟶
R
26
7
adantr
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
→
R
+
1
∈
ℕ
27
eqid
⊢
1
…
R
+
1
=
1
…
R
+
1
28
10
24
25
26
27
vdwpc
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
→
R
+
1
K
PolyAP
f
↔
∃
a
∈
ℕ
∃
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∀
i
∈
1
…
R
+
1
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
∧
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
=
R
+
1
29
1
ad3antrrr
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
∀
i
∈
1
…
R
+
1
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
R
∈
Fin
30
25
ad2antrr
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
→
f
:
1
…
n
⟶
R
31
25
ad3antrrr
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
∧
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
f
:
1
…
n
⟶
R
32
simpr
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
∧
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
33
cnvimass
⊢
f
-1
f
a
+
d
i
⊆
dom
f
34
32
33
sstrdi
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
∧
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
dom
f
35
31
34
fssdmd
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
∧
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
1
…
n
36
22
ad3antrrr
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
→
K
∈
ℕ
37
simplrl
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
→
a
∈
ℕ
38
simprr
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
→
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
39
nnex
⊢
ℕ
∈
V
40
ovex
⊢
1
…
R
+
1
∈
V
41
39
40
elmap
⊢
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
↔
d
:
1
…
R
+
1
⟶
ℕ
42
38
41
sylib
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
→
d
:
1
…
R
+
1
⟶
ℕ
43
42
ffvelcdmda
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
→
d
i
∈
ℕ
44
37
43
nnaddcld
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
→
a
+
d
i
∈
ℕ
45
vdwapid1
⊢
K
∈
ℕ
∧
a
+
d
i
∈
ℕ
∧
d
i
∈
ℕ
→
a
+
d
i
∈
a
+
d
i
AP
K
d
i
46
36
44
43
45
syl3anc
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
→
a
+
d
i
∈
a
+
d
i
AP
K
d
i
47
46
adantr
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
∧
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
a
+
d
i
∈
a
+
d
i
AP
K
d
i
48
35
47
sseldd
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
∧
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
a
+
d
i
∈
1
…
n
49
48
ex
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
→
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
a
+
d
i
∈
1
…
n
50
ffvelcdm
⊢
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
+
d
i
∈
1
…
n
→
f
a
+
d
i
∈
R
51
30
49
50
syl6an
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
i
∈
1
…
R
+
1
→
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
f
a
+
d
i
∈
R
52
51
ralimdva
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
→
∀
i
∈
1
…
R
+
1
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
∀
i
∈
1
…
R
+
1
f
a
+
d
i
∈
R
53
52
imp
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
∀
i
∈
1
…
R
+
1
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
∀
i
∈
1
…
R
+
1
f
a
+
d
i
∈
R
54
eqid
⊢
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
=
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
55
54
fmpt
⊢
∀
i
∈
1
…
R
+
1
f
a
+
d
i
∈
R
↔
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
:
1
…
R
+
1
⟶
R
56
53
55
sylib
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
∀
i
∈
1
…
R
+
1
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
:
1
…
R
+
1
⟶
R
57
56
frnd
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
∀
i
∈
1
…
R
+
1
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
⊆
R
58
ssdomg
⊢
R
∈
Fin
→
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
⊆
R
→
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
≼
R
59
29
57
58
sylc
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
∀
i
∈
1
…
R
+
1
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
≼
R
60
29
57
ssfid
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
∀
i
∈
1
…
R
+
1
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
∈
Fin
61
hashdom
⊢
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
∈
Fin
∧
R
∈
Fin
→
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
≤
R
↔
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
≼
R
62
60
29
61
syl2anc
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
∀
i
∈
1
…
R
+
1
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
≤
R
↔
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
≼
R
63
59
62
mpbird
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
∀
i
∈
1
…
R
+
1
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
≤
R
64
breq1
⊢
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
=
R
+
1
→
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
≤
R
↔
R
+
1
≤
R
65
63
64
syl5ibcom
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∧
∀
i
∈
1
…
R
+
1
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
→
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
=
R
+
1
→
R
+
1
≤
R
66
65
expimpd
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
∧
a
∈
ℕ
∧
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
→
∀
i
∈
1
…
R
+
1
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
∧
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
=
R
+
1
→
R
+
1
≤
R
67
66
rexlimdvva
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
→
∃
a
∈
ℕ
∃
d
∈
ℕ
1
…
R
+
1
∀
i
∈
1
…
R
+
1
a
+
d
i
AP
K
d
i
⊆
f
-1
f
a
+
d
i
∧
ran
i
∈
1
…
R
+
1
⟼
f
a
+
d
i
=
R
+
1
→
R
+
1
≤
R
68
28
67
sylbid
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
→
R
+
1
K
PolyAP
f
→
R
+
1
≤
R
69
20
68
mtod
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
→
¬
R
+
1
K
PolyAP
f
70
biorf
⊢
¬
R
+
1
K
PolyAP
f
→
K
+
1
MonoAP
f
↔
R
+
1
K
PolyAP
f
∨
K
+
1
MonoAP
f
71
69
70
syl
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
→
K
+
1
MonoAP
f
↔
R
+
1
K
PolyAP
f
∨
K
+
1
MonoAP
f
72
71
anassrs
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
:
1
…
n
⟶
R
→
K
+
1
MonoAP
f
↔
R
+
1
K
PolyAP
f
∨
K
+
1
MonoAP
f
73
13
72
syldan
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
∧
f
∈
R
1
…
n
→
K
+
1
MonoAP
f
↔
R
+
1
K
PolyAP
f
∨
K
+
1
MonoAP
f
74
73
ralbidva
⊢
φ
∧
n
∈
ℕ
→
∀
f
∈
R
1
…
n
K
+
1
MonoAP
f
↔
∀
f
∈
R
1
…
n
R
+
1
K
PolyAP
f
∨
K
+
1
MonoAP
f
75
74
rexbidva
⊢
φ
→
∃
n
∈
ℕ
∀
f
∈
R
1
…
n
K
+
1
MonoAP
f
↔
∃
n
∈
ℕ
∀
f
∈
R
1
…
n
R
+
1
K
PolyAP
f
∨
K
+
1
MonoAP
f
76
8
75
mpbird
⊢
φ
→
∃
n
∈
ℕ
∀
f
∈
R
1
…
n
K
+
1
MonoAP
f