Metamath Proof Explorer


Theorem dvdsfac

Description: A positive integer divides any greater factorial. (Contributed by Paul Chapman, 28-Nov-2012)

Ref Expression
Assertion dvdsfac ( ( ๐พ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) ) โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐พ โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ! โ€˜ ๐พ ) )
2 1 breq2d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐พ โ†’ ( ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฅ ) โ†” ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐พ ) ) )
3 2 imbi2d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐พ โ†’ ( ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โ†” ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐พ ) ) ) )
4 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) )
5 4 breq2d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฅ ) โ†” ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) ) )
6 5 imbi2d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โ†” ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) )
7 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ! โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) )
8 7 breq2d โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†’ ( ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฅ ) โ†” ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) )
9 8 imbi2d โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†’ ( ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โ†” ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) ) )
10 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ! โ€˜ ๐‘ ) )
11 10 breq2d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ โ†’ ( ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฅ ) โ†” ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ ) ) )
12 11 imbi2d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ โ†’ ( ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โ†” ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ ) ) ) )
13 nnm1nn0 โŠข ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐พ โˆ’ 1 ) โˆˆ โ„•0 )
14 13 faccld โŠข ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ( ! โ€˜ ( ๐พ โˆ’ 1 ) ) โˆˆ โ„• )
15 14 nnzd โŠข ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ( ! โ€˜ ( ๐พ โˆ’ 1 ) ) โˆˆ โ„ค )
16 nnz โŠข ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆˆ โ„ค )
17 dvdsmul2 โŠข ( ( ( ! โ€˜ ( ๐พ โˆ’ 1 ) ) โˆˆ โ„ค โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ๐พ โˆฅ ( ( ! โ€˜ ( ๐พ โˆ’ 1 ) ) ยท ๐พ ) )
18 15 16 17 syl2anc โŠข ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆฅ ( ( ! โ€˜ ( ๐พ โˆ’ 1 ) ) ยท ๐พ ) )
19 facnn2 โŠข ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ( ! โ€˜ ๐พ ) = ( ( ! โ€˜ ( ๐พ โˆ’ 1 ) ) ยท ๐พ ) )
20 18 19 breqtrrd โŠข ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐พ ) )
21 16 adantl โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐พ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐พ โˆˆ โ„ค )
22 elnnuz โŠข ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†” ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) )
23 uztrn โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) )
24 22 23 sylan2b โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐พ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) )
25 elnnuz โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โ†” ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) )
26 24 25 sylibr โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐พ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„• )
27 26 nnnn0d โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐พ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 )
28 27 faccld โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐พ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„• )
29 28 nnzd โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐พ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„ค )
30 26 nnzd โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐พ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค )
31 30 peano2zd โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐พ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘ฆ + 1 ) โˆˆ โ„ค )
32 dvdsmultr1 โŠข ( ( ๐พ โˆˆ โ„ค โˆง ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐‘ฆ + 1 ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†’ ๐พ โˆฅ ( ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) )
33 21 29 31 32 syl3anc โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐พ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†’ ๐พ โˆฅ ( ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) )
34 facp1 โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ! โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) = ( ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) )
35 27 34 syl โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐พ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ! โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) = ( ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) )
36 35 breq2d โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐พ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) โ†” ๐พ โˆฅ ( ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) )
37 33 36 sylibrd โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐พ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) )
38 37 ex โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โ†’ ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) ) )
39 38 a2d โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โ†’ ( ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ†’ ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) ) )
40 3 6 9 12 20 39 uzind4i โŠข ( ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โ†’ ( ๐พ โˆˆ โ„• โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ ) ) )
41 40 impcom โŠข ( ( ๐พ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) ) โ†’ ๐พ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐‘ ) )