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Theorem prmreclem3

Description: Lemma for prmrec . The main inequality established here is # M <_ # { x e. M | ( Qx ) = 1 } x. sqrt N , where { x e. M | ( Qx ) = 1 } is the set of squarefree numbers in M . This is demonstrated by the map y |-> <. y / ( Qy ) ^ 2 , ( Qy ) >. where Qy is the largest number whose square divides y . (Contributed by Mario Carneiro, 5-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses prmrec.1 ⊢ F = n ∈ ℕ ⟼ if n ∈ ℙ 1 n 0
prmrec.2 ⊢ φ → K ∈ ℕ
prmrec.3 ⊢ φ → N ∈ ℕ
prmrec.4 ⊢ M = n ∈ 1 … N | ∀ p ∈ ℙ ∖ 1 … K ¬ p ∥ n
prmreclem2.5 ⊢ Q = n ∈ ℕ ⟼ sup r ∈ ℕ | r 2 ∥ n ℝ <
Assertion prmreclem3 ⊢ φ → M ≤ 2 K ⁢ N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prmrec.1 ⊢ F = n ∈ ℕ ⟼ if n ∈ ℙ 1 n 0
2 prmrec.2 ⊢ φ → K ∈ ℕ
3 prmrec.3 ⊢ φ → N ∈ ℕ
4 prmrec.4 ⊢ M = n ∈ 1 … N | ∀ p ∈ ℙ ∖ 1 … K ¬ p ∥ n
5 prmreclem2.5 ⊢ Q = n ∈ ℕ ⟼ sup r ∈ ℕ | r 2 ∥ n ℝ <
6 fzfi ⊢ 1 … N ∈ Fin
7 4 ssrab3 ⊢ M ⊆ 1 … N
8 ssfi ⊢ 1 … N ∈ Fin ∧ M ⊆ 1 … N → M ∈ Fin
9 6 7 8 mp2an ⊢ M ∈ Fin
10 hashcl ⊢ M ∈ Fin → M ∈ ℕ 0
11 9 10 ax-mp ⊢ M ∈ ℕ 0
12 11 nn0rei ⊢ M ∈ ℝ
13 12 a1i ⊢ φ → M ∈ ℝ
14 2nn ⊢ 2 ∈ ℕ
15 2 nnnn0d ⊢ φ → K ∈ ℕ 0
16 nnexpcl ⊢ 2 ∈ ℕ ∧ K ∈ ℕ 0 → 2 K ∈ ℕ
17 14 15 16 sylancr ⊢ φ → 2 K ∈ ℕ
18 17 nnnn0d ⊢ φ → 2 K ∈ ℕ 0
19 3 nnrpd ⊢ φ → N ∈ ℝ +
20 19 rpsqrtcld ⊢ φ → N ∈ ℝ +
21 20 rprege0d ⊢ φ → N ∈ ℝ ∧ 0 ≤ N
22 flge0nn0 ⊢ N ∈ ℝ ∧ 0 ≤ N → N ∈ ℕ 0
23 21 22 syl ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
24 18 23 nn0mulcld ⊢ φ → 2 K ⁢ N ∈ ℕ 0
25 24 nn0red ⊢ φ → 2 K ⁢ N ∈ ℝ
26 17 nnred ⊢ φ → 2 K ∈ ℝ
27 20 rpred ⊢ φ → N ∈ ℝ
28 26 27 remulcld ⊢ φ → 2 K ⁢ N ∈ ℝ
29 ssrab2 ⊢ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ⊆ M
30 ssfi ⊢ M ∈ Fin ∧ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ⊆ M → x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ∈ Fin
31 9 29 30 mp2an ⊢ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ∈ Fin
32 hashcl ⊢ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ∈ Fin → x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ∈ ℕ 0
33 31 32 ax-mp ⊢ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ∈ ℕ 0
34 33 nn0rei ⊢ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ∈ ℝ
35 23 nn0red ⊢ φ → N ∈ ℝ
36 remulcl ⊢ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ∈ ℝ ∧ N ∈ ℝ → x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ⁢ N ∈ ℝ
37 34 35 36 sylancr ⊢ φ → x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ⁢ N ∈ ℝ
38 fzfi ⊢ 1 … N ∈ Fin
39 xpfi ⊢ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ∈ Fin ∧ 1 … N ∈ Fin → x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N ∈ Fin
40 31 38 39 mp2an ⊢ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N ∈ Fin
41 fveqeq2 ⊢ x = y Q ⁡ y 2 → Q ⁡ x = 1 ↔ Q ⁡ y Q ⁡ y 2 = 1
42 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ M → y ∈ M
43 7 42 sselid ⊢ φ ∧ y ∈ M → y ∈ 1 … N
44 elfznn ⊢ y ∈ 1 … N → y ∈ ℕ
45 43 44 syl ⊢ φ ∧ y ∈ M → y ∈ ℕ
46 5 prmreclem1 ⊢ y ∈ ℕ → Q ⁡ y ∈ ℕ ∧ Q ⁡ y 2 ∥ y ∧ n ∈ ℤ ≥ 2 → ¬ n 2 ∥ y Q ⁡ y 2
47 46 simp2d ⊢ y ∈ ℕ → Q ⁡ y 2 ∥ y
48 45 47 syl ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y 2 ∥ y
49 46 simp1d ⊢ y ∈ ℕ → Q ⁡ y ∈ ℕ
50 45 49 syl ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y ∈ ℕ
51 50 nnsqcld ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y 2 ∈ ℕ
52 51 nnzd ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y 2 ∈ ℤ
53 51 nnne0d ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y 2 ≠ 0
54 45 nnzd ⊢ φ ∧ y ∈ M → y ∈ ℤ
55 dvdsval2 ⊢ Q ⁡ y 2 ∈ ℤ ∧ Q ⁡ y 2 ≠ 0 ∧ y ∈ ℤ → Q ⁡ y 2 ∥ y ↔ y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ
56 52 53 54 55 syl3anc ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y 2 ∥ y ↔ y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ
57 48 56 mpbid ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ
58 nnre ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℝ
59 nngt0 ⊢ y ∈ ℕ → 0 < y
60 58 59 jca ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℝ ∧ 0 < y
61 nnre ⊢ Q ⁡ y 2 ∈ ℕ → Q ⁡ y 2 ∈ ℝ
62 nngt0 ⊢ Q ⁡ y 2 ∈ ℕ → 0 < Q ⁡ y 2
63 61 62 jca ⊢ Q ⁡ y 2 ∈ ℕ → Q ⁡ y 2 ∈ ℝ ∧ 0 < Q ⁡ y 2
64 divgt0 ⊢ y ∈ ℝ ∧ 0 < y ∧ Q ⁡ y 2 ∈ ℝ ∧ 0 < Q ⁡ y 2 → 0 < y Q ⁡ y 2
65 60 63 64 syl2an ⊢ y ∈ ℕ ∧ Q ⁡ y 2 ∈ ℕ → 0 < y Q ⁡ y 2
66 45 51 65 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ M → 0 < y Q ⁡ y 2
67 elnnz ⊢ y Q ⁡ y 2 ∈ ℕ ↔ y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ ∧ 0 < y Q ⁡ y 2
68 57 66 67 sylanbrc ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ∈ ℕ
69 68 nnred ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ∈ ℝ
70 45 nnred ⊢ φ ∧ y ∈ M → y ∈ ℝ
71 3 nnred ⊢ φ → N ∈ ℝ
72 71 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ M → N ∈ ℝ
73 dvdsmul1 ⊢ y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ ∧ Q ⁡ y 2 ∈ ℤ → y Q ⁡ y 2 ∥ y Q ⁡ y 2 ⁢ Q ⁡ y 2
74 57 52 73 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ∥ y Q ⁡ y 2 ⁢ Q ⁡ y 2
75 45 nncnd ⊢ φ ∧ y ∈ M → y ∈ ℂ
76 51 nncnd ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y 2 ∈ ℂ
77 75 76 53 divcan1d ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ⁢ Q ⁡ y 2 = y
78 74 77 breqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ∥ y
79 dvdsle ⊢ y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ ∧ y ∈ ℕ → y Q ⁡ y 2 ∥ y → y Q ⁡ y 2 ≤ y
80 57 45 79 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ∥ y → y Q ⁡ y 2 ≤ y
81 78 80 mpd ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ≤ y
82 elfzle2 ⊢ y ∈ 1 … N → y ≤ N
83 43 82 syl ⊢ φ ∧ y ∈ M → y ≤ N
84 69 70 72 81 83 letrd ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ≤ N
85 nnuz ⊢ ℕ = ℤ ≥ 1
86 68 85 eleqtrdi ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ ≥ 1
87 3 nnzd ⊢ φ → N ∈ ℤ
88 87 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ M → N ∈ ℤ
89 elfz5 ⊢ y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ ≥ 1 ∧ N ∈ ℤ → y Q ⁡ y 2 ∈ 1 … N ↔ y Q ⁡ y 2 ≤ N
90 86 88 89 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ∈ 1 … N ↔ y Q ⁡ y 2 ≤ N
91 84 90 mpbird ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ∈ 1 … N
92 breq2 ⊢ n = y → p ∥ n ↔ p ∥ y
93 92 notbid ⊢ n = y → ¬ p ∥ n ↔ ¬ p ∥ y
94 93 ralbidv ⊢ n = y → ∀ p ∈ ℙ ∖ 1 … K ¬ p ∥ n ↔ ∀ p ∈ ℙ ∖ 1 … K ¬ p ∥ y
95 94 4 elrab2 ⊢ y ∈ M ↔ y ∈ 1 … N ∧ ∀ p ∈ ℙ ∖ 1 … K ¬ p ∥ y
96 42 95 sylib ⊢ φ ∧ y ∈ M → y ∈ 1 … N ∧ ∀ p ∈ ℙ ∖ 1 … K ¬ p ∥ y
97 96 simprd ⊢ φ ∧ y ∈ M → ∀ p ∈ ℙ ∖ 1 … K ¬ p ∥ y
98 78 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ p ∈ ℙ ∖ 1 … K → y Q ⁡ y 2 ∥ y
99 eldifi ⊢ p ∈ ℙ ∖ 1 … K → p ∈ ℙ
100 prmz ⊢ p ∈ ℙ → p ∈ ℤ
101 99 100 syl ⊢ p ∈ ℙ ∖ 1 … K → p ∈ ℤ
102 101 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ p ∈ ℙ ∖ 1 … K → p ∈ ℤ
103 57 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ p ∈ ℙ ∖ 1 … K → y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ
104 54 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ p ∈ ℙ ∖ 1 … K → y ∈ ℤ
105 dvdstr ⊢ p ∈ ℤ ∧ y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → p ∥ y Q ⁡ y 2 ∧ y Q ⁡ y 2 ∥ y → p ∥ y
106 102 103 104 105 syl3anc ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ p ∈ ℙ ∖ 1 … K → p ∥ y Q ⁡ y 2 ∧ y Q ⁡ y 2 ∥ y → p ∥ y
107 98 106 mpan2d ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ p ∈ ℙ ∖ 1 … K → p ∥ y Q ⁡ y 2 → p ∥ y
108 107 con3d ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ p ∈ ℙ ∖ 1 … K → ¬ p ∥ y → ¬ p ∥ y Q ⁡ y 2
109 108 ralimdva ⊢ φ ∧ y ∈ M → ∀ p ∈ ℙ ∖ 1 … K ¬ p ∥ y → ∀ p ∈ ℙ ∖ 1 … K ¬ p ∥ y Q ⁡ y 2
110 97 109 mpd ⊢ φ ∧ y ∈ M → ∀ p ∈ ℙ ∖ 1 … K ¬ p ∥ y Q ⁡ y 2
111 breq2 ⊢ n = y Q ⁡ y 2 → p ∥ n ↔ p ∥ y Q ⁡ y 2
112 111 notbid ⊢ n = y Q ⁡ y 2 → ¬ p ∥ n ↔ ¬ p ∥ y Q ⁡ y 2
113 112 ralbidv ⊢ n = y Q ⁡ y 2 → ∀ p ∈ ℙ ∖ 1 … K ¬ p ∥ n ↔ ∀ p ∈ ℙ ∖ 1 … K ¬ p ∥ y Q ⁡ y 2
114 113 4 elrab2 ⊢ y Q ⁡ y 2 ∈ M ↔ y Q ⁡ y 2 ∈ 1 … N ∧ ∀ p ∈ ℙ ∖ 1 … K ¬ p ∥ y Q ⁡ y 2
115 91 110 114 sylanbrc ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ∈ M
116 5 prmreclem1 ⊢ y Q ⁡ y 2 ∈ ℕ → Q ⁡ y Q ⁡ y 2 ∈ ℕ ∧ Q ⁡ y Q ⁡ y 2 2 ∥ y Q ⁡ y 2 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → ¬ A 2 ∥ y Q ⁡ y 2 Q ⁡ y Q ⁡ y 2 2
117 116 simp2d ⊢ y Q ⁡ y 2 ∈ ℕ → Q ⁡ y Q ⁡ y 2 2 ∥ y Q ⁡ y 2
118 68 117 syl ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y Q ⁡ y 2 2 ∥ y Q ⁡ y 2
119 116 simp1d ⊢ y Q ⁡ y 2 ∈ ℕ → Q ⁡ y Q ⁡ y 2 ∈ ℕ
120 68 119 syl ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y Q ⁡ y 2 ∈ ℕ
121 elnn1uz2 ⊢ Q ⁡ y Q ⁡ y 2 ∈ ℕ ↔ Q ⁡ y Q ⁡ y 2 = 1 ∨ Q ⁡ y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ ≥ 2
122 120 121 sylib ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y Q ⁡ y 2 = 1 ∨ Q ⁡ y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ ≥ 2
123 122 ord ⊢ φ ∧ y ∈ M → ¬ Q ⁡ y Q ⁡ y 2 = 1 → Q ⁡ y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ ≥ 2
124 5 prmreclem1 ⊢ y ∈ ℕ → Q ⁡ y ∈ ℕ ∧ Q ⁡ y 2 ∥ y ∧ Q ⁡ y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ ≥ 2 → ¬ Q ⁡ y Q ⁡ y 2 2 ∥ y Q ⁡ y 2
125 124 simp3d ⊢ y ∈ ℕ → Q ⁡ y Q ⁡ y 2 ∈ ℤ ≥ 2 → ¬ Q ⁡ y Q ⁡ y 2 2 ∥ y Q ⁡ y 2
126 45 123 125 sylsyld ⊢ φ ∧ y ∈ M → ¬ Q ⁡ y Q ⁡ y 2 = 1 → ¬ Q ⁡ y Q ⁡ y 2 2 ∥ y Q ⁡ y 2
127 118 126 mt4d ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y Q ⁡ y 2 = 1
128 41 115 127 elrabd ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 ∈ x ∈ M | Q ⁡ x = 1
129 51 nnred ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y 2 ∈ ℝ
130 dvdsle ⊢ Q ⁡ y 2 ∈ ℤ ∧ y ∈ ℕ → Q ⁡ y 2 ∥ y → Q ⁡ y 2 ≤ y
131 52 45 130 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y 2 ∥ y → Q ⁡ y 2 ≤ y
132 48 131 mpd ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y 2 ≤ y
133 129 70 72 132 83 letrd ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y 2 ≤ N
134 72 recnd ⊢ φ ∧ y ∈ M → N ∈ ℂ
135 134 sqsqrtd ⊢ φ ∧ y ∈ M → N 2 = N
136 133 135 breqtrrd ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y 2 ≤ N 2
137 50 nnrpd ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y ∈ ℝ +
138 20 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ M → N ∈ ℝ +
139 rprege0 ⊢ Q ⁡ y ∈ ℝ + → Q ⁡ y ∈ ℝ ∧ 0 ≤ Q ⁡ y
140 rprege0 ⊢ N ∈ ℝ + → N ∈ ℝ ∧ 0 ≤ N
141 le2sq ⊢ Q ⁡ y ∈ ℝ ∧ 0 ≤ Q ⁡ y ∧ N ∈ ℝ ∧ 0 ≤ N → Q ⁡ y ≤ N ↔ Q ⁡ y 2 ≤ N 2
142 139 140 141 syl2an ⊢ Q ⁡ y ∈ ℝ + ∧ N ∈ ℝ + → Q ⁡ y ≤ N ↔ Q ⁡ y 2 ≤ N 2
143 137 138 142 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y ≤ N ↔ Q ⁡ y 2 ≤ N 2
144 136 143 mpbird ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y ≤ N
145 27 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ M → N ∈ ℝ
146 50 nnzd ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y ∈ ℤ
147 flge ⊢ N ∈ ℝ ∧ Q ⁡ y ∈ ℤ → Q ⁡ y ≤ N ↔ Q ⁡ y ≤ N
148 145 146 147 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y ≤ N ↔ Q ⁡ y ≤ N
149 144 148 mpbid ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y ≤ N
150 50 85 eleqtrdi ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y ∈ ℤ ≥ 1
151 23 nn0zd ⊢ φ → N ∈ ℤ
152 151 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ M → N ∈ ℤ
153 elfz5 ⊢ Q ⁡ y ∈ ℤ ≥ 1 ∧ N ∈ ℤ → Q ⁡ y ∈ 1 … N ↔ Q ⁡ y ≤ N
154 150 152 153 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y ∈ 1 … N ↔ Q ⁡ y ≤ N
155 149 154 mpbird ⊢ φ ∧ y ∈ M → Q ⁡ y ∈ 1 … N
156 128 155 opelxpd ⊢ φ ∧ y ∈ M → y Q ⁡ y 2 Q ⁡ y ∈ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N
157 156 ex ⊢ φ → y ∈ M → y Q ⁡ y 2 Q ⁡ y ∈ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N
158 ovex ⊢ y Q ⁡ y 2 ∈ V
159 fvex ⊢ Q ⁡ y ∈ V
160 158 159 opth ⊢ y Q ⁡ y 2 Q ⁡ y = z Q ⁡ z 2 Q ⁡ z ↔ y Q ⁡ y 2 = z Q ⁡ z 2 ∧ Q ⁡ y = Q ⁡ z
161 oveq1 ⊢ Q ⁡ y = Q ⁡ z → Q ⁡ y 2 = Q ⁡ z 2
162 oveq12 ⊢ y Q ⁡ y 2 = z Q ⁡ z 2 ∧ Q ⁡ y 2 = Q ⁡ z 2 → y Q ⁡ y 2 ⁢ Q ⁡ y 2 = z Q ⁡ z 2 ⁢ Q ⁡ z 2
163 161 162 sylan2 ⊢ y Q ⁡ y 2 = z Q ⁡ z 2 ∧ Q ⁡ y = Q ⁡ z → y Q ⁡ y 2 ⁢ Q ⁡ y 2 = z Q ⁡ z 2 ⁢ Q ⁡ z 2
164 160 163 sylbi ⊢ y Q ⁡ y 2 Q ⁡ y = z Q ⁡ z 2 Q ⁡ z → y Q ⁡ y 2 ⁢ Q ⁡ y 2 = z Q ⁡ z 2 ⁢ Q ⁡ z 2
165 77 adantrr ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ z ∈ M → y Q ⁡ y 2 ⁢ Q ⁡ y 2 = y
166 fz1ssnn ⊢ 1 … N ⊆ ℕ
167 7 166 sstri ⊢ M ⊆ ℕ
168 simprr ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ z ∈ M → z ∈ M
169 167 168 sselid ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ z ∈ M → z ∈ ℕ
170 169 nncnd ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ z ∈ M → z ∈ ℂ
171 5 prmreclem1 ⊢ z ∈ ℕ → Q ⁡ z ∈ ℕ ∧ Q ⁡ z 2 ∥ z ∧ 2 ∈ ℤ ≥ 2 → ¬ 2 2 ∥ z Q ⁡ z 2
172 171 simp1d ⊢ z ∈ ℕ → Q ⁡ z ∈ ℕ
173 169 172 syl ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ z ∈ M → Q ⁡ z ∈ ℕ
174 173 nnsqcld ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ z ∈ M → Q ⁡ z 2 ∈ ℕ
175 174 nncnd ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ z ∈ M → Q ⁡ z 2 ∈ ℂ
176 174 nnne0d ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ z ∈ M → Q ⁡ z 2 ≠ 0
177 170 175 176 divcan1d ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ z ∈ M → z Q ⁡ z 2 ⁢ Q ⁡ z 2 = z
178 165 177 eqeq12d ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ z ∈ M → y Q ⁡ y 2 ⁢ Q ⁡ y 2 = z Q ⁡ z 2 ⁢ Q ⁡ z 2 ↔ y = z
179 164 178 imbitrid ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ z ∈ M → y Q ⁡ y 2 Q ⁡ y = z Q ⁡ z 2 Q ⁡ z → y = z
180 id ⊢ y = z → y = z
181 fveq2 ⊢ y = z → Q ⁡ y = Q ⁡ z
182 181 oveq1d ⊢ y = z → Q ⁡ y 2 = Q ⁡ z 2
183 180 182 oveq12d ⊢ y = z → y Q ⁡ y 2 = z Q ⁡ z 2
184 183 181 opeq12d ⊢ y = z → y Q ⁡ y 2 Q ⁡ y = z Q ⁡ z 2 Q ⁡ z
185 179 184 impbid1 ⊢ φ ∧ y ∈ M ∧ z ∈ M → y Q ⁡ y 2 Q ⁡ y = z Q ⁡ z 2 Q ⁡ z ↔ y = z
186 185 ex ⊢ φ → y ∈ M ∧ z ∈ M → y Q ⁡ y 2 Q ⁡ y = z Q ⁡ z 2 Q ⁡ z ↔ y = z
187 157 186 dom2d ⊢ φ → x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N ∈ Fin → M ≼ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N
188 40 187 mpi ⊢ φ → M ≼ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N
189 hashdom ⊢ M ∈ Fin ∧ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N ∈ Fin → M ≤ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N ↔ M ≼ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N
190 9 40 189 mp2an ⊢ M ≤ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N ↔ M ≼ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N
191 188 190 sylibr ⊢ φ → M ≤ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N
192 hashxp ⊢ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ∈ Fin ∧ 1 … N ∈ Fin → x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N = x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ⁢ 1 … N
193 31 38 192 mp2an ⊢ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N = x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ⁢ 1 … N
194 hashfz1 ⊢ N ∈ ℕ 0 → 1 … N = N
195 23 194 syl ⊢ φ → 1 … N = N
196 195 oveq2d ⊢ φ → x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ⁢ 1 … N = x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ⁢ N
197 193 196 eqtrid ⊢ φ → x ∈ M | Q ⁡ x = 1 × 1 … N = x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ⁢ N
198 191 197 breqtrd ⊢ φ → M ≤ x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ⁢ N
199 34 a1i ⊢ φ → x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ∈ ℝ
200 23 nn0ge0d ⊢ φ → 0 ≤ N
201 1 2 3 4 5 prmreclem2 ⊢ φ → x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ≤ 2 K
202 199 26 35 200 201 lemul1ad ⊢ φ → x ∈ M | Q ⁡ x = 1 ⁢ N ≤ 2 K ⁢ N
203 13 37 25 198 202 letrd ⊢ φ → M ≤ 2 K ⁢ N
204 17 nnrpd ⊢ φ → 2 K ∈ ℝ +
205 204 rprege0d ⊢ φ → 2 K ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2 K
206 fllelt ⊢ N ∈ ℝ → N ≤ N ∧ N < N + 1
207 27 206 syl ⊢ φ → N ≤ N ∧ N < N + 1
208 207 simpld ⊢ φ → N ≤ N
209 lemul2a ⊢ N ∈ ℝ ∧ N ∈ ℝ ∧ 2 K ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2 K ∧ N ≤ N → 2 K ⁢ N ≤ 2 K ⁢ N
210 35 27 205 208 209 syl31anc ⊢ φ → 2 K ⁢ N ≤ 2 K ⁢ N
211 13 25 28 203 210 letrd ⊢ φ → M ≤ 2 K ⁢ N