Metamath Proof Explorer


Theorem pcmptcl

Description: Closure for the prime power map. (Contributed by Mario Carneiro, 12-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 )
Assertion pcmptcl ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น : โ„• โŸถ โ„• โˆง seq 1 ( ยท , ๐น ) : โ„• โŸถ โ„• ) )

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 pm2.27 โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„™ โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ โ„™ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„•0 ) )
4 iftrue โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„™ โ†’ if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) = ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) )
5 4 adantr โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„•0 ) โ†’ if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) = ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) )
6 prmnn โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„™ โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„• )
7 nnexpcl โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) โˆˆ โ„• )
8 6 7 sylan โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) โˆˆ โ„• )
9 5 8 eqeltrd โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„•0 ) โ†’ if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) โˆˆ โ„• )
10 9 ex โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„™ โ†’ ( ๐ด โˆˆ โ„•0 โ†’ if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) โˆˆ โ„• ) )
11 3 10 syld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„™ โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ โ„™ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„•0 ) โ†’ if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) โˆˆ โ„• ) )
12 iffalse โŠข ( ยฌ ๐‘› โˆˆ โ„™ โ†’ if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) = 1 )
13 1nn โŠข 1 โˆˆ โ„•
14 12 13 eqeltrdi โŠข ( ยฌ ๐‘› โˆˆ โ„™ โ†’ if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) โˆˆ โ„• )
15 14 a1d โŠข ( ยฌ ๐‘› โˆˆ โ„™ โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ โ„™ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„•0 ) โ†’ if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) โˆˆ โ„• ) )
16 11 15 pm2.61i โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„™ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„•0 ) โ†’ if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) โˆˆ โ„• )
17 16 a1d โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„™ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) โˆˆ โ„• ) )
18 17 ralimi2 โŠข ( โˆ€ ๐‘› โˆˆ โ„™ ๐ด โˆˆ โ„•0 โ†’ โˆ€ ๐‘› โˆˆ โ„• if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) โˆˆ โ„• )
19 2 18 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘› โˆˆ โ„• if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) โˆˆ โ„• )
20 1 fmpt โŠข ( โˆ€ ๐‘› โˆˆ โ„• if ( ๐‘› โˆˆ โ„™ , ( ๐‘› โ†‘ ๐ด ) , 1 ) โˆˆ โ„• โ†” ๐น : โ„• โŸถ โ„• )
21 19 20 sylib โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : โ„• โŸถ โ„• )
22 nnuz โŠข โ„• = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
23 1zzd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„ค )
24 21 ffvelcdmda โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• )
25 nnmulcl โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) โˆˆ โ„• )
26 25 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) ) โ†’ ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) โˆˆ โ„• )
27 22 23 24 26 seqf โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq 1 ( ยท , ๐น ) : โ„• โŸถ โ„• )
28 21 27 jca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น : โ„• โŸถ โ„• โˆง seq 1 ( ยท , ๐น ) : โ„• โŸถ โ„• ) )