Metamath Proof Explorer


Theorem 1arithlem4

Description: Lemma for 1arith . (Contributed by Mario Carneiro, 30-May-2014)

Ref Expression
Hypotheses 1arith.1 โŠข ๐‘€ = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ๐‘ โˆˆ โ„™ โ†ฆ ( ๐‘ pCnt ๐‘› ) ) )
1arithlem4.2 โŠข ๐บ = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โ†ฆ if ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„™ , ( ๐‘ฆ โ†‘ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฆ ) ) , 1 ) )
1arithlem4.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : โ„™ โŸถ โ„•0 )
1arithlem4.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
1arithlem4.5 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ž โˆˆ โ„™ โˆง ๐‘ โ‰ค ๐‘ž ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) = 0 )
Assertion 1arithlem4 ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„• ๐น = ( ๐‘€ โ€˜ ๐‘ฅ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 1arith.1 โŠข ๐‘€ = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ๐‘ โˆˆ โ„™ โ†ฆ ( ๐‘ pCnt ๐‘› ) ) )
2 1arithlem4.2 โŠข ๐บ = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โ†ฆ if ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„™ , ( ๐‘ฆ โ†‘ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฆ ) ) , 1 ) )
3 1arithlem4.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : โ„™ โŸถ โ„•0 )
4 1arithlem4.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
5 1arithlem4.5 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ž โˆˆ โ„™ โˆง ๐‘ โ‰ค ๐‘ž ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) = 0 )
6 3 ffvelcdmda โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„™ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„•0 )
7 6 ralrimiva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„™ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„•0 )
8 2 7 pcmptcl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐บ : โ„• โŸถ โ„• โˆง seq 1 ( ยท , ๐บ ) : โ„• โŸถ โ„• ) )
9 8 simprd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq 1 ( ยท , ๐บ ) : โ„• โŸถ โ„• )
10 9 4 ffvelcdmd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ โ„• )
11 1 1arithlem2 โŠข ( ( ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โ†’ ( ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ž ) = ( ๐‘ž pCnt ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) )
12 10 11 sylan โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โ†’ ( ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ž ) = ( ๐‘ž pCnt ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) )
13 7 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โ†’ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„™ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„•0 )
14 4 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
15 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โ†’ ๐‘ž โˆˆ โ„™ )
16 fveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘ž โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) )
17 2 13 14 15 16 pcmpt โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โ†’ ( ๐‘ž pCnt ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) = if ( ๐‘ž โ‰ค ๐‘ , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) , 0 ) )
18 14 nnred โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ )
19 prmz โŠข ( ๐‘ž โˆˆ โ„™ โ†’ ๐‘ž โˆˆ โ„ค )
20 19 zred โŠข ( ๐‘ž โˆˆ โ„™ โ†’ ๐‘ž โˆˆ โ„ )
21 20 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โ†’ ๐‘ž โˆˆ โ„ )
22 5 anassrs โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โˆง ๐‘ โ‰ค ๐‘ž ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) = 0 )
23 22 ifeq2d โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โˆง ๐‘ โ‰ค ๐‘ž ) โ†’ if ( ๐‘ž โ‰ค ๐‘ , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) ) = if ( ๐‘ž โ‰ค ๐‘ , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) , 0 ) )
24 ifid โŠข if ( ๐‘ž โ‰ค ๐‘ , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ž )
25 23 24 eqtr3di โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โˆง ๐‘ โ‰ค ๐‘ž ) โ†’ if ( ๐‘ž โ‰ค ๐‘ , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) , 0 ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) )
26 iftrue โŠข ( ๐‘ž โ‰ค ๐‘ โ†’ if ( ๐‘ž โ‰ค ๐‘ , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) , 0 ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) )
27 26 adantl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โˆง ๐‘ž โ‰ค ๐‘ ) โ†’ if ( ๐‘ž โ‰ค ๐‘ , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) , 0 ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) )
28 18 21 25 27 lecasei โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โ†’ if ( ๐‘ž โ‰ค ๐‘ , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) , 0 ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) )
29 12 17 28 3eqtrrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ โ„™ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) = ( ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ž ) )
30 29 ralrimiva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘ž โˆˆ โ„™ ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) = ( ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ž ) )
31 1 1arithlem3 โŠข ( ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) : โ„™ โŸถ โ„•0 )
32 10 31 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) : โ„™ โŸถ โ„•0 )
33 ffn โŠข ( ๐น : โ„™ โŸถ โ„•0 โ†’ ๐น Fn โ„™ )
34 ffn โŠข ( ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) : โ„™ โŸถ โ„•0 โ†’ ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) Fn โ„™ )
35 eqfnfv โŠข ( ( ๐น Fn โ„™ โˆง ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) Fn โ„™ ) โ†’ ( ๐น = ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) โ†” โˆ€ ๐‘ž โˆˆ โ„™ ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) = ( ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ž ) ) )
36 33 34 35 syl2an โŠข ( ( ๐น : โ„™ โŸถ โ„•0 โˆง ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) : โ„™ โŸถ โ„•0 ) โ†’ ( ๐น = ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) โ†” โˆ€ ๐‘ž โˆˆ โ„™ ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) = ( ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ž ) ) )
37 3 32 36 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น = ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) โ†” โˆ€ ๐‘ž โˆˆ โ„™ ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) = ( ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ž ) ) )
38 30 37 mpbird โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น = ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) )
39 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) โ†’ ( ๐‘€ โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) )
40 39 rspceeqv โŠข ( ( ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ โ„• โˆง ๐น = ( ๐‘€ โ€˜ ( seq 1 ( ยท , ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„• ๐น = ( ๐‘€ โ€˜ ๐‘ฅ ) )
41 10 38 40 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„• ๐น = ( ๐‘€ โ€˜ ๐‘ฅ ) )