Metamath Proof Explorer


Theorem pcmpt2

Description: Dividing two prime count maps yields a number with all dividing primes confined to an interval. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Mar-2014)

Ref Expression
Hypotheses pcmpt.1 โŠข ๐น = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) )
pcmpt.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘› โˆˆ โ„™ ๐ด โˆˆ โ„•0 )
pcmpt.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
pcmpt.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ )
pcmpt.5 โŠข ( ๐‘› = ๐‘ƒ โ†’ ๐ด = ๐ต )
pcmpt2.6 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) )
Assertion pcmpt2 ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ƒ pCnt ( ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘€ ) / ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) ) ) = if ( ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) , ๐ต , 0 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pcmpt.1 โŠข ๐น = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) )
2 pcmpt.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘› โˆˆ โ„™ ๐ด โˆˆ โ„•0 )
3 pcmpt.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
4 pcmpt.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ )
5 pcmpt.5 โŠข ( ๐‘› = ๐‘ƒ โ†’ ๐ด = ๐ต )
6 pcmpt2.6 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) )
7 1 2 pcmptcl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น : โ„• โŸถ โ„• โˆง seq 1 ( ยท , ๐น ) : โ„• โŸถ โ„• ) )
8 7 simprd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq 1 ( ยท , ๐น ) : โ„• โŸถ โ„• )
9 eluznn โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘€ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„• )
10 3 6 9 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„• )
11 8 10 ffvelcdmd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ โ„• )
12 11 nnzd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ โ„ค )
13 11 nnne0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘€ ) โ‰  0 )
14 8 3 ffvelcdmd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ โ„• )
15 pcdiv โŠข ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ( ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ โ„ค โˆง ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘€ ) โ‰  0 ) โˆง ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘ƒ pCnt ( ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘€ ) / ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) ) ) = ( ( ๐‘ƒ pCnt ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆ’ ( ๐‘ƒ pCnt ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) ) ) )
16 4 12 13 14 15 syl121anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ƒ pCnt ( ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘€ ) / ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) ) ) = ( ( ๐‘ƒ pCnt ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆ’ ( ๐‘ƒ pCnt ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) ) ) )
17 1 2 10 4 5 pcmpt โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ƒ pCnt ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘€ ) ) = if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) )
18 1 2 3 4 5 pcmpt โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ƒ pCnt ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) ) = if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ , ๐ต , 0 ) )
19 17 18 oveq12d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘ƒ pCnt ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆ’ ( ๐‘ƒ pCnt ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) ) ) = ( if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) โˆ’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ , ๐ต , 0 ) ) )
20 5 eleq1d โŠข ( ๐‘› = ๐‘ƒ โ†’ ( ๐ด โˆˆ โ„•0 โ†” ๐ต โˆˆ โ„•0 ) )
21 20 2 4 rspcdva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„•0 )
22 21 nn0cnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
23 22 subidd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ต โˆ’ ๐ต ) = 0 )
24 23 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ( ๐ต โˆ’ ๐ต ) = 0 )
25 prmnn โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„• )
26 4 25 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„• )
27 26 nnred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„ )
28 27 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„ )
29 3 nnred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ )
30 29 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ )
31 10 nnred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„ )
32 31 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„ )
33 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ )
34 eluzle โŠข ( ๐‘€ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) โ†’ ๐‘ โ‰ค ๐‘€ )
35 6 34 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โ‰ค ๐‘€ )
36 35 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ๐‘ โ‰ค ๐‘€ )
37 28 30 32 33 36 letrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ )
38 37 iftrued โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) = ๐ต )
39 iftrue โŠข ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ โ†’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ , ๐ต , 0 ) = ๐ต )
40 39 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ , ๐ต , 0 ) = ๐ต )
41 38 40 oveq12d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ( if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) โˆ’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ , ๐ต , 0 ) ) = ( ๐ต โˆ’ ๐ต ) )
42 simpr โŠข ( ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ )
43 42 33 nsyl3 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ยฌ ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) )
44 43 iffalsed โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ if ( ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) , ๐ต , 0 ) = 0 )
45 24 41 44 3eqtr4d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ( if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) โˆ’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ , ๐ต , 0 ) ) = if ( ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) , ๐ต , 0 ) )
46 iffalse โŠข ( ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ โ†’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ , ๐ต , 0 ) = 0 )
47 46 oveq2d โŠข ( ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ โ†’ ( if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) โˆ’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ , ๐ต , 0 ) ) = ( if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) โˆ’ 0 ) )
48 0cn โŠข 0 โˆˆ โ„‚
49 ifcl โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง 0 โˆˆ โ„‚ ) โ†’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) โˆˆ โ„‚ )
50 22 48 49 sylancl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) โˆˆ โ„‚ )
51 50 subid1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) โˆ’ 0 ) = if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) )
52 47 51 sylan9eqr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ( if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) โˆ’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ , ๐ต , 0 ) ) = if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) )
53 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ )
54 53 biantrud โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ โ†” ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) ) )
55 54 ifbid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) = if ( ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) , ๐ต , 0 ) )
56 52 55 eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) โ†’ ( if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) โˆ’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ , ๐ต , 0 ) ) = if ( ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) , ๐ต , 0 ) )
57 45 56 pm2.61dan โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ , ๐ต , 0 ) โˆ’ if ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ , ๐ต , 0 ) ) = if ( ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) , ๐ต , 0 ) )
58 16 19 57 3eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ƒ pCnt ( ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘€ ) / ( seq 1 ( ยท , ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) ) ) = if ( ( ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘€ โˆง ยฌ ๐‘ƒ โ‰ค ๐‘ ) , ๐ต , 0 ) )