Proof of Theorem perfect1
| Step | Hyp | Ref
| Expression |
| 1 | | mersenne 24952 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → 𝑃
∈ ℙ) |
| 2 | | prmnn 15388 |
. . . . 5
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈
ℕ) |
| 3 | 1, 2 | syl 17 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → 𝑃
∈ ℕ) |
| 4 | | 1sgm2ppw 24925 |
. . . 4
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (1
σ (2↑(𝑃 −
1))) = ((2↑𝑃) −
1)) |
| 5 | 3, 4 | syl 17 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (1 σ (2↑(𝑃 − 1))) = ((2↑𝑃) − 1)) |
| 6 | | 1sgmprm 24924 |
. . . . 5
⊢
(((2↑𝑃) −
1) ∈ ℙ → (1 σ ((2↑𝑃) − 1)) = (((2↑𝑃) − 1) + 1)) |
| 7 | 6 | adantl 482 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (1 σ ((2↑𝑃) − 1)) = (((2↑𝑃) − 1) + 1)) |
| 8 | | 2nn 11185 |
. . . . . . 7
⊢ 2 ∈
ℕ |
| 9 | 3 | nnnn0d 11351 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → 𝑃
∈ ℕ0) |
| 10 | | nnexpcl 12873 |
. . . . . . 7
⊢ ((2
∈ ℕ ∧ 𝑃
∈ ℕ0) → (2↑𝑃) ∈ ℕ) |
| 11 | 8, 9, 10 | sylancr 695 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (2↑𝑃) ∈ ℕ) |
| 12 | 11 | nncnd 11036 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (2↑𝑃) ∈ ℂ) |
| 13 | | ax-1cn 9994 |
. . . . 5
⊢ 1 ∈
ℂ |
| 14 | | npcan 10290 |
. . . . 5
⊢
(((2↑𝑃) ∈
ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (((2↑𝑃) − 1) + 1) = (2↑𝑃)) |
| 15 | 12, 13, 14 | sylancl 694 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (((2↑𝑃) − 1) + 1) = (2↑𝑃)) |
| 16 | 7, 15 | eqtrd 2656 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (1 σ ((2↑𝑃) − 1)) = (2↑𝑃)) |
| 17 | 5, 16 | oveq12d 6668 |
. 2
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → ((1 σ (2↑(𝑃 − 1))) · (1 σ
((2↑𝑃) − 1))) =
(((2↑𝑃) − 1)
· (2↑𝑃))) |
| 18 | 13 | a1i 11 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → 1 ∈ ℂ) |
| 19 | | nnm1nn0 11334 |
. . . . 5
⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈
ℕ0) |
| 20 | 3, 19 | syl 17 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (𝑃
− 1) ∈ ℕ0) |
| 21 | | nnexpcl 12873 |
. . . 4
⊢ ((2
∈ ℕ ∧ (𝑃
− 1) ∈ ℕ0) → (2↑(𝑃 − 1)) ∈
ℕ) |
| 22 | 8, 20, 21 | sylancr 695 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (2↑(𝑃 − 1)) ∈
ℕ) |
| 23 | | prmnn 15388 |
. . . 4
⊢
(((2↑𝑃) −
1) ∈ ℙ → ((2↑𝑃) − 1) ∈
ℕ) |
| 24 | 23 | adantl 482 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → ((2↑𝑃) − 1) ∈
ℕ) |
| 25 | 22 | nnzd 11481 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (2↑(𝑃 − 1)) ∈
ℤ) |
| 26 | | prmz 15389 |
. . . . . 6
⊢
(((2↑𝑃) −
1) ∈ ℙ → ((2↑𝑃) − 1) ∈
ℤ) |
| 27 | 26 | adantl 482 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → ((2↑𝑃) − 1) ∈
ℤ) |
| 28 | | gcdcom 15235 |
. . . . 5
⊢
(((2↑(𝑃 −
1)) ∈ ℤ ∧ ((2↑𝑃) − 1) ∈ ℤ) →
((2↑(𝑃 − 1)) gcd
((2↑𝑃) − 1)) =
(((2↑𝑃) − 1) gcd
(2↑(𝑃 −
1)))) |
| 29 | 25, 27, 28 | syl2anc 693 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → ((2↑(𝑃 − 1)) gcd ((2↑𝑃) − 1)) = (((2↑𝑃) − 1) gcd (2↑(𝑃 − 1)))) |
| 30 | | iddvds 14995 |
. . . . . . . 8
⊢
(((2↑𝑃) −
1) ∈ ℤ → ((2↑𝑃) − 1) ∥ ((2↑𝑃) − 1)) |
| 31 | 27, 30 | syl 17 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → ((2↑𝑃) − 1) ∥ ((2↑𝑃) − 1)) |
| 32 | | prmuz2 15408 |
. . . . . . . . . 10
⊢
(((2↑𝑃) −
1) ∈ ℙ → ((2↑𝑃) − 1) ∈
(ℤ≥‘2)) |
| 33 | 32 | adantl 482 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → ((2↑𝑃) − 1) ∈
(ℤ≥‘2)) |
| 34 | | eluz2b2 11761 |
. . . . . . . . . 10
⊢
(((2↑𝑃) −
1) ∈ (ℤ≥‘2) ↔ (((2↑𝑃) − 1) ∈ ℕ ∧ 1 <
((2↑𝑃) −
1))) |
| 35 | 34 | simprbi 480 |
. . . . . . . . 9
⊢
(((2↑𝑃) −
1) ∈ (ℤ≥‘2) → 1 < ((2↑𝑃) − 1)) |
| 36 | 33, 35 | syl 17 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → 1 < ((2↑𝑃) − 1)) |
| 37 | | ndvdsp1 15135 |
. . . . . . . 8
⊢
((((2↑𝑃)
− 1) ∈ ℤ ∧ ((2↑𝑃) − 1) ∈ ℕ ∧ 1 <
((2↑𝑃) − 1))
→ (((2↑𝑃) −
1) ∥ ((2↑𝑃)
− 1) → ¬ ((2↑𝑃) − 1) ∥ (((2↑𝑃) − 1) +
1))) |
| 38 | 27, 24, 36, 37 | syl3anc 1326 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (((2↑𝑃) − 1) ∥ ((2↑𝑃) − 1) → ¬
((2↑𝑃) − 1)
∥ (((2↑𝑃)
− 1) + 1))) |
| 39 | 31, 38 | mpd 15 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → ¬ ((2↑𝑃) − 1) ∥ (((2↑𝑃) − 1) +
1)) |
| 40 | | 2z 11409 |
. . . . . . . . 9
⊢ 2 ∈
ℤ |
| 41 | 40 | a1i 11 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → 2 ∈ ℤ) |
| 42 | | dvdsmultr1 15019 |
. . . . . . . 8
⊢
((((2↑𝑃)
− 1) ∈ ℤ ∧ (2↑(𝑃 − 1)) ∈ ℤ ∧ 2 ∈
ℤ) → (((2↑𝑃) − 1) ∥ (2↑(𝑃 − 1)) →
((2↑𝑃) − 1)
∥ ((2↑(𝑃 −
1)) · 2))) |
| 43 | 27, 25, 41, 42 | syl3anc 1326 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (((2↑𝑃) − 1) ∥ (2↑(𝑃 − 1)) →
((2↑𝑃) − 1)
∥ ((2↑(𝑃 −
1)) · 2))) |
| 44 | | 2cn 11091 |
. . . . . . . . . 10
⊢ 2 ∈
ℂ |
| 45 | | expm1t 12888 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((2
∈ ℂ ∧ 𝑃
∈ ℕ) → (2↑𝑃) = ((2↑(𝑃 − 1)) · 2)) |
| 46 | 44, 3, 45 | sylancr 695 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (2↑𝑃) = ((2↑(𝑃 − 1)) · 2)) |
| 47 | 15, 46 | eqtr2d 2657 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → ((2↑(𝑃 − 1)) · 2) = (((2↑𝑃) − 1) +
1)) |
| 48 | 47 | breq2d 4665 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (((2↑𝑃) − 1) ∥ ((2↑(𝑃 − 1)) · 2) ↔
((2↑𝑃) − 1)
∥ (((2↑𝑃)
− 1) + 1))) |
| 49 | 43, 48 | sylibd 229 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (((2↑𝑃) − 1) ∥ (2↑(𝑃 − 1)) →
((2↑𝑃) − 1)
∥ (((2↑𝑃)
− 1) + 1))) |
| 50 | 39, 49 | mtod 189 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → ¬ ((2↑𝑃) − 1) ∥ (2↑(𝑃 − 1))) |
| 51 | | simpr 477 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → ((2↑𝑃) − 1) ∈
ℙ) |
| 52 | | coprm 15423 |
. . . . . 6
⊢
((((2↑𝑃)
− 1) ∈ ℙ ∧ (2↑(𝑃 − 1)) ∈ ℤ) → (¬
((2↑𝑃) − 1)
∥ (2↑(𝑃 −
1)) ↔ (((2↑𝑃)
− 1) gcd (2↑(𝑃
− 1))) = 1)) |
| 53 | 51, 25, 52 | syl2anc 693 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (¬ ((2↑𝑃) − 1) ∥ (2↑(𝑃 − 1)) ↔
(((2↑𝑃) − 1) gcd
(2↑(𝑃 − 1))) =
1)) |
| 54 | 50, 53 | mpbid 222 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (((2↑𝑃) − 1) gcd (2↑(𝑃 − 1))) = 1) |
| 55 | 29, 54 | eqtrd 2656 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → ((2↑(𝑃 − 1)) gcd ((2↑𝑃) − 1)) = 1) |
| 56 | | sgmmul 24926 |
. . 3
⊢ ((1
∈ ℂ ∧ ((2↑(𝑃 − 1)) ∈ ℕ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℕ ∧ ((2↑(𝑃 − 1)) gcd ((2↑𝑃) − 1)) = 1)) → (1 σ
((2↑(𝑃 − 1))
· ((2↑𝑃)
− 1))) = ((1 σ (2↑(𝑃 − 1))) · (1 σ
((2↑𝑃) −
1)))) |
| 57 | 18, 22, 24, 55, 56 | syl13anc 1328 |
. 2
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (1 σ ((2↑(𝑃 − 1)) · ((2↑𝑃) − 1))) = ((1 σ
(2↑(𝑃 − 1)))
· (1 σ ((2↑𝑃) − 1)))) |
| 58 | | subcl 10280 |
. . . 4
⊢
(((2↑𝑃) ∈
ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((2↑𝑃) − 1) ∈
ℂ) |
| 59 | 12, 13, 58 | sylancl 694 |
. . 3
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → ((2↑𝑃) − 1) ∈
ℂ) |
| 60 | 12, 59 | mulcomd 10061 |
. 2
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → ((2↑𝑃) · ((2↑𝑃) − 1)) = (((2↑𝑃) − 1) · (2↑𝑃))) |
| 61 | 17, 57, 60 | 3eqtr4d 2666 |
1
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧
((2↑𝑃) − 1)
∈ ℙ) → (1 σ ((2↑(𝑃 − 1)) · ((2↑𝑃) − 1))) = ((2↑𝑃) · ((2↑𝑃) − 1))) |