Metamath Proof Explorer


Theorem 2mulprm

Description: A multiple of two is prime iff the multiplier is one. (Contributed by AV, 8-Jun-2023)

Ref Expression
Assertion 2mulprm ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ โ†” ๐ด = 1 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 zre โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
2 0red โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ 0 โˆˆ โ„ )
3 1 2 leloed โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ๐ด โ‰ค 0 โ†” ( ๐ด < 0 โˆจ ๐ด = 0 ) ) )
4 prmnn โŠข ( ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ โ†’ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„• )
5 nnnn0 โŠข ( ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„•0 )
6 nn0ge0 โŠข ( ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„•0 โ†’ 0 โ‰ค ( 2 ยท ๐ด ) )
7 2pos โŠข 0 < 2
8 7 a1i โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ 0 < 2 )
9 8 anim1i โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ( 0 < 2 โˆง ๐ด < 0 ) )
10 9 olcd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ( ( 2 < 0 โˆง 0 < ๐ด ) โˆจ ( 0 < 2 โˆง ๐ด < 0 ) ) )
11 2re โŠข 2 โˆˆ โ„
12 11 a1i โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ 2 โˆˆ โ„ )
13 1 adantr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
14 12 13 mul2lt0bi โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐ด ) < 0 โ†” ( ( 2 < 0 โˆง 0 < ๐ด ) โˆจ ( 0 < 2 โˆง ๐ด < 0 ) ) ) )
15 10 14 mpbird โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ( 2 ยท ๐ด ) < 0 )
16 12 13 remulcld โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„ )
17 0red โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ 0 โˆˆ โ„ )
18 16 17 ltnled โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐ด ) < 0 โ†” ยฌ 0 โ‰ค ( 2 ยท ๐ด ) ) )
19 15 18 mpbid โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ยฌ 0 โ‰ค ( 2 ยท ๐ด ) )
20 19 ex โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ๐ด < 0 โ†’ ยฌ 0 โ‰ค ( 2 ยท ๐ด ) ) )
21 20 con2d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( 0 โ‰ค ( 2 ยท ๐ด ) โ†’ ยฌ ๐ด < 0 ) )
22 21 com12 โŠข ( 0 โ‰ค ( 2 ยท ๐ด ) โ†’ ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ยฌ ๐ด < 0 ) )
23 6 22 syl โŠข ( ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ยฌ ๐ด < 0 ) )
24 4 5 23 3syl โŠข ( ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ โ†’ ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ยฌ ๐ด < 0 ) )
25 24 com12 โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ โ†’ ยฌ ๐ด < 0 ) )
26 25 con2d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ๐ด < 0 โ†’ ยฌ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ ) )
27 26 a1dd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ๐ด < 0 โ†’ ( ยฌ ๐ด = 1 โ†’ ยฌ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ ) ) )
28 oveq2 โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ( 2 ยท ๐ด ) = ( 2 ยท 0 ) )
29 2t0e0 โŠข ( 2 ยท 0 ) = 0
30 28 29 eqtrdi โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ( 2 ยท ๐ด ) = 0 )
31 0nprm โŠข ยฌ 0 โˆˆ โ„™
32 31 a1i โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ยฌ 0 โˆˆ โ„™ )
33 30 32 eqneltrd โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ยฌ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ )
34 33 a1i13 โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ๐ด = 0 โ†’ ( ยฌ ๐ด = 1 โ†’ ยฌ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ ) ) )
35 27 34 jaod โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ( ๐ด < 0 โˆจ ๐ด = 0 ) โ†’ ( ยฌ ๐ด = 1 โ†’ ยฌ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ ) ) )
36 3 35 sylbid โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ๐ด โ‰ค 0 โ†’ ( ยฌ ๐ด = 1 โ†’ ยฌ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ ) ) )
37 2z โŠข 2 โˆˆ โ„ค
38 uzid โŠข ( 2 โˆˆ โ„ค โ†’ 2 โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) )
39 37 38 ax-mp โŠข 2 โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 )
40 37 a1i โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง 1 โ‰ค ๐ด โˆง ยฌ ๐ด = 1 ) โ†’ 2 โˆˆ โ„ค )
41 simp1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง 1 โ‰ค ๐ด โˆง ยฌ ๐ด = 1 ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค )
42 df-ne โŠข ( ๐ด โ‰  1 โ†” ยฌ ๐ด = 1 )
43 1red โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ 1 โˆˆ โ„ )
44 43 1 ltlend โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( 1 < ๐ด โ†” ( 1 โ‰ค ๐ด โˆง ๐ด โ‰  1 ) ) )
45 1zzd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ 1 โˆˆ โ„ค )
46 zltp1le โŠข ( ( 1 โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( 1 < ๐ด โ†” ( 1 + 1 ) โ‰ค ๐ด ) )
47 45 46 mpancom โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( 1 < ๐ด โ†” ( 1 + 1 ) โ‰ค ๐ด ) )
48 47 biimpd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( 1 < ๐ด โ†’ ( 1 + 1 ) โ‰ค ๐ด ) )
49 df-2 โŠข 2 = ( 1 + 1 )
50 49 breq1i โŠข ( 2 โ‰ค ๐ด โ†” ( 1 + 1 ) โ‰ค ๐ด )
51 48 50 imbitrrdi โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( 1 < ๐ด โ†’ 2 โ‰ค ๐ด ) )
52 44 51 sylbird โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ( 1 โ‰ค ๐ด โˆง ๐ด โ‰  1 ) โ†’ 2 โ‰ค ๐ด ) )
53 52 expdimp โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง 1 โ‰ค ๐ด ) โ†’ ( ๐ด โ‰  1 โ†’ 2 โ‰ค ๐ด ) )
54 42 53 biimtrrid โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง 1 โ‰ค ๐ด ) โ†’ ( ยฌ ๐ด = 1 โ†’ 2 โ‰ค ๐ด ) )
55 54 3impia โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง 1 โ‰ค ๐ด โˆง ยฌ ๐ด = 1 ) โ†’ 2 โ‰ค ๐ด )
56 eluz2 โŠข ( ๐ด โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) โ†” ( 2 โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง 2 โ‰ค ๐ด ) )
57 40 41 55 56 syl3anbrc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง 1 โ‰ค ๐ด โˆง ยฌ ๐ด = 1 ) โ†’ ๐ด โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) )
58 nprm โŠข ( ( 2 โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) โˆง ๐ด โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ยฌ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ )
59 39 57 58 sylancr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง 1 โ‰ค ๐ด โˆง ยฌ ๐ด = 1 ) โ†’ ยฌ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ )
60 59 3exp โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( 1 โ‰ค ๐ด โ†’ ( ยฌ ๐ด = 1 โ†’ ยฌ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ ) ) )
61 zle0orge1 โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ๐ด โ‰ค 0 โˆจ 1 โ‰ค ๐ด ) )
62 36 60 61 mpjaod โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ยฌ ๐ด = 1 โ†’ ยฌ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ ) )
63 62 con4d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ โ†’ ๐ด = 1 ) )
64 oveq2 โŠข ( ๐ด = 1 โ†’ ( 2 ยท ๐ด ) = ( 2 ยท 1 ) )
65 2t1e2 โŠข ( 2 ยท 1 ) = 2
66 64 65 eqtrdi โŠข ( ๐ด = 1 โ†’ ( 2 ยท ๐ด ) = 2 )
67 2prm โŠข 2 โˆˆ โ„™
68 66 67 eqeltrdi โŠข ( ๐ด = 1 โ†’ ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ )
69 63 68 impbid1 โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ( 2 ยท ๐ด ) โˆˆ โ„™ โ†” ๐ด = 1 ) )