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Theorem ppinprm

Description: The prime-counting function ppi at a non-prime. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Sep-2014)

Ref Expression
Assertion ppinprm ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ) → ( π ‘ ( 𝐴 + 1 ) ) = ( π𝐴 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simprr ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) )
2 1 elin1d ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → 𝑥 ∈ ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) )
3 2z 2 ∈ ℤ
4 zcn ( 𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℂ )
5 4 adantr ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → 𝐴 ∈ ℂ )
6 ax-1cn 1 ∈ ℂ
7 pncan ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ ) → ( ( 𝐴 + 1 ) − 1 ) = 𝐴 )
8 5 6 7 sylancl ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → ( ( 𝐴 + 1 ) − 1 ) = 𝐴 )
9 elfzuz2 ( 𝑥 ∈ ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) → ( 𝐴 + 1 ) ∈ ( ℤ ‘ 2 ) )
10 uz2m1nn ( ( 𝐴 + 1 ) ∈ ( ℤ ‘ 2 ) → ( ( 𝐴 + 1 ) − 1 ) ∈ ℕ )
11 2 9 10 3syl ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → ( ( 𝐴 + 1 ) − 1 ) ∈ ℕ )
12 8 11 eqeltrrd ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → 𝐴 ∈ ℕ )
13 nnuz ℕ = ( ℤ ‘ 1 )
14 2m1e1 ( 2 − 1 ) = 1
15 14 fveq2i ( ℤ ‘ ( 2 − 1 ) ) = ( ℤ ‘ 1 )
16 13 15 eqtr4i ℕ = ( ℤ ‘ ( 2 − 1 ) )
17 12 16 eleqtrdi ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ ( 2 − 1 ) ) )
18 fzsuc2 ( ( 2 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ ( 2 − 1 ) ) ) → ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) = ( ( 2 ... 𝐴 ) ∪ { ( 𝐴 + 1 ) } ) )
19 3 17 18 sylancr ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) = ( ( 2 ... 𝐴 ) ∪ { ( 𝐴 + 1 ) } ) )
20 2 19 eleqtrd ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → 𝑥 ∈ ( ( 2 ... 𝐴 ) ∪ { ( 𝐴 + 1 ) } ) )
21 elun ( 𝑥 ∈ ( ( 2 ... 𝐴 ) ∪ { ( 𝐴 + 1 ) } ) ↔ ( 𝑥 ∈ ( 2 ... 𝐴 ) ∨ 𝑥 ∈ { ( 𝐴 + 1 ) } ) )
22 20 21 sylib ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → ( 𝑥 ∈ ( 2 ... 𝐴 ) ∨ 𝑥 ∈ { ( 𝐴 + 1 ) } ) )
23 1 elin2d ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → 𝑥 ∈ ℙ )
24 simprl ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ )
25 nelne2 ( ( 𝑥 ∈ ℙ ∧ ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ) → 𝑥 ≠ ( 𝐴 + 1 ) )
26 23 24 25 syl2anc ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → 𝑥 ≠ ( 𝐴 + 1 ) )
27 velsn ( 𝑥 ∈ { ( 𝐴 + 1 ) } ↔ 𝑥 = ( 𝐴 + 1 ) )
28 27 necon3bbii ( ¬ 𝑥 ∈ { ( 𝐴 + 1 ) } ↔ 𝑥 ≠ ( 𝐴 + 1 ) )
29 26 28 sylibr ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → ¬ 𝑥 ∈ { ( 𝐴 + 1 ) } )
30 22 29 olcnd ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → 𝑥 ∈ ( 2 ... 𝐴 ) )
31 30 23 elind ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ( ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) ) → 𝑥 ∈ ( ( 2 ... 𝐴 ) ∩ ℙ ) )
32 31 expr ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ) → ( 𝑥 ∈ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) → 𝑥 ∈ ( ( 2 ... 𝐴 ) ∩ ℙ ) ) )
33 32 ssrdv ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ) → ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ⊆ ( ( 2 ... 𝐴 ) ∩ ℙ ) )
34 uzid ( 𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ( ℤ𝐴 ) )
35 34 adantr ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ) → 𝐴 ∈ ( ℤ𝐴 ) )
36 peano2uz ( 𝐴 ∈ ( ℤ𝐴 ) → ( 𝐴 + 1 ) ∈ ( ℤ𝐴 ) )
37 fzss2 ( ( 𝐴 + 1 ) ∈ ( ℤ𝐴 ) → ( 2 ... 𝐴 ) ⊆ ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) )
38 ssrin ( ( 2 ... 𝐴 ) ⊆ ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) → ( ( 2 ... 𝐴 ) ∩ ℙ ) ⊆ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) )
39 35 36 37 38 4syl ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ) → ( ( 2 ... 𝐴 ) ∩ ℙ ) ⊆ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) )
40 33 39 eqssd ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ) → ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) = ( ( 2 ... 𝐴 ) ∩ ℙ ) )
41 40 fveq2d ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ) → ( ♯ ‘ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) = ( ♯ ‘ ( ( 2 ... 𝐴 ) ∩ ℙ ) ) )
42 peano2z ( 𝐴 ∈ ℤ → ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℤ )
43 42 adantr ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ) → ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℤ )
44 ppival2 ( ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℤ → ( π ‘ ( 𝐴 + 1 ) ) = ( ♯ ‘ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) )
45 43 44 syl ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ) → ( π ‘ ( 𝐴 + 1 ) ) = ( ♯ ‘ ( ( 2 ... ( 𝐴 + 1 ) ) ∩ ℙ ) ) )
46 ppival2 ( 𝐴 ∈ ℤ → ( π𝐴 ) = ( ♯ ‘ ( ( 2 ... 𝐴 ) ∩ ℙ ) ) )
47 46 adantr ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ) → ( π𝐴 ) = ( ♯ ‘ ( ( 2 ... 𝐴 ) ∩ ℙ ) ) )
48 41 45 47 3eqtr4d ( ( 𝐴 ∈ ℤ ∧ ¬ ( 𝐴 + 1 ) ∈ ℙ ) → ( π ‘ ( 𝐴 + 1 ) ) = ( π𝐴 ) )