Theorem phibnd 15476

Description: A slightly tighter bound on the value of the Euler phi function. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Feb-2014.)

Assertion

Ref	Expression
phibnd	|- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( phi ` N ) <_ ( N - 1 ) )

Proof of Theorem phibnd

Dummy variable x is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fzfi 12771	. . . 4 |- ( 1 ... ( N - 1 ) ) e. Fin
2		phibndlem 15475	. . . 4 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } C_ ( 1 ... ( N - 1 ) ) )
3		ssdomg 8001	. . . 4 |- ( ( 1 ... ( N - 1 ) ) e. Fin -> ( { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } C_ ( 1 ... ( N - 1 ) ) -> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ~<_ ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) )
4	1, 2, 3	mpsyl 68	. . 3 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ~<_ ( 1 ... ( N - 1 ) ) )
5		fzfi 12771	. . . . 5 |- ( 1 ... N ) e. Fin
6		ssrab2 3687	. . . . 5 |- { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } C_ ( 1 ... N )
7		ssfi 8180	. . . . 5 |- ( ( ( 1 ... N ) e. Fin /\ { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } C_ ( 1 ... N ) ) -> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } e. Fin )
8	5, 6, 7	mp2an 708	. . . 4 |- { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } e. Fin
9		hashdom 13168	. . . 4 |- ( ( { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } e. Fin /\ ( 1 ... ( N - 1 ) ) e. Fin ) -> ( ( # ` { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ) <_ ( # ` ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) <-> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ~<_ ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) )
10	8, 1, 9	mp2an 708	. . 3 |- ( ( # ` { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ) <_ ( # ` ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) <-> { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ~<_ ( 1 ... ( N - 1 ) ) )
11	4, 10	sylibr 224	. 2 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( # ` { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ) <_ ( # ` ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) )
12		eluz2nn 11726	. . 3 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> N e. NN )
13		phival 15472	. . 3 |- ( N e. NN -> ( phi ` N ) = ( # ` { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ) )
14	12, 13	syl 17	. 2 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( phi ` N ) = ( # ` { x e. ( 1 ... N ) | ( x gcd N ) = 1 } ) )
15		nnm1nn0 11334	. . . 4 |- ( N e. NN -> ( N - 1 ) e. NN0 )
16		hashfz1 13134	. . . 4 |- ( ( N - 1 ) e. NN0 -> ( # ` ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) = ( N - 1 ) )
17	12, 15, 16	3syl 18	. . 3 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( # ` ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) = ( N - 1 ) )
18	17	eqcomd 2628	. 2 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( N - 1 ) = ( # ` ( 1 ... ( N - 1 ) ) ) )
19	11, 14, 18	3brtr4d 4685	1 |- ( N e. ( ZZ>= ` 2 ) -> ( phi ` N ) <_ ( N - 1 ) )

Syntax hints:   -> wi 4   <-> wb 196   = wceq 1483   e. wcel 1990   {crab 2916   C_ wss 3574   class class class wbr 4653   ` cfv 5888  (class class class)co 6650   ~<_ cdom 7953   Fincfn 7955   1c1 9937   <_ cle 10075   - cmin 10266   NNcn 11020   2c2 11070   NN0cn0 11292   ZZ>=cuz 11687   ...cfz 12326   #chash 13117   gcd cgcd 15216   phicphi 15469

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-pre-sup 10014

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-oadd 7564  df-er 7742  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-sup 8348  df-inf 8349  df-card 8765  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-n0 11293  df-xnn0 11364  df-z 11378  df-uz 11688  df-rp 11833  df-fz 12327  df-seq 12802  df-exp 12861  df-hash 13118  df-cj 13839  df-re 13840  df-im 13841  df-sqrt 13975  df-abs 13976  df-dvds 14984  df-gcd 15217  df-phi 15471

This theorem is referenced by: (None)