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Description: 4 is the sum of at most 3 (actually 2) primes. (Contributed by AV, 2-Aug-2020)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Assertion | nnsum3primes4 | ⊢ ∃ 𝑑 ∈ ℕ ∃ 𝑓 ∈ ( ℙ ↑m ( 1 ... 𝑑 ) ) ( 𝑑 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝑑 ) ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | 2nn | ⊢ 2 ∈ ℕ | |
| 2 | 1ne2 | ⊢ 1 ≠ 2 | |
| 3 | 1ex | ⊢ 1 ∈ V | |
| 4 | 2ex | ⊢ 2 ∈ V | |
| 5 | 3 4 4 4 | fpr | ⊢ ( 1 ≠ 2 → { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } : { 1 , 2 } ⟶ { 2 , 2 } ) |
| 6 | 2prm | ⊢ 2 ∈ ℙ | |
| 7 | 6 6 | pm3.2i | ⊢ ( 2 ∈ ℙ ∧ 2 ∈ ℙ ) |
| 8 | 4 4 | prss | ⊢ ( ( 2 ∈ ℙ ∧ 2 ∈ ℙ ) ↔ { 2 , 2 } ⊆ ℙ ) |
| 9 | 7 8 | mpbi | ⊢ { 2 , 2 } ⊆ ℙ |
| 10 | fss | ⊢ ( ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } : { 1 , 2 } ⟶ { 2 , 2 } ∧ { 2 , 2 } ⊆ ℙ ) → { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } : { 1 , 2 } ⟶ ℙ ) | |
| 11 | 9 10 | mpan2 | ⊢ ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } : { 1 , 2 } ⟶ { 2 , 2 } → { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } : { 1 , 2 } ⟶ ℙ ) |
| 12 | 2 5 11 | mp2b | ⊢ { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } : { 1 , 2 } ⟶ ℙ |
| 13 | prmex | ⊢ ℙ ∈ V | |
| 14 | prex | ⊢ { 1 , 2 } ∈ V | |
| 15 | 13 14 | elmap | ⊢ ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ∈ ( ℙ ↑m { 1 , 2 } ) ↔ { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } : { 1 , 2 } ⟶ ℙ ) |
| 16 | 12 15 | mpbir | ⊢ { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ∈ ( ℙ ↑m { 1 , 2 } ) |
| 17 | 2re | ⊢ 2 ∈ ℝ | |
| 18 | 3re | ⊢ 3 ∈ ℝ | |
| 19 | 2lt3 | ⊢ 2 < 3 | |
| 20 | 17 18 19 | ltleii | ⊢ 2 ≤ 3 |
| 21 | 2cn | ⊢ 2 ∈ ℂ | |
| 22 | fveq2 | ⊢ ( 𝑘 = 1 → ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 𝑘 ) = ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 1 ) ) | |
| 23 | 3 4 | fvpr1 | ⊢ ( 1 ≠ 2 → ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 1 ) = 2 ) |
| 24 | 2 23 | ax-mp | ⊢ ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 1 ) = 2 |
| 25 | 22 24 | eqtrdi | ⊢ ( 𝑘 = 1 → ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 𝑘 ) = 2 ) |
| 26 | fveq2 | ⊢ ( 𝑘 = 2 → ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 𝑘 ) = ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 2 ) ) | |
| 27 | 4 4 | fvpr2 | ⊢ ( 1 ≠ 2 → ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 2 ) = 2 ) |
| 28 | 2 27 | ax-mp | ⊢ ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 2 ) = 2 |
| 29 | 26 28 | eqtrdi | ⊢ ( 𝑘 = 2 → ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 𝑘 ) = 2 ) |
| 30 | id | ⊢ ( 2 ∈ ℂ → 2 ∈ ℂ ) | |
| 31 | 30 | ancri | ⊢ ( 2 ∈ ℂ → ( 2 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ) ) |
| 32 | 3 | jctl | ⊢ ( 2 ∈ ℂ → ( 1 ∈ V ∧ 2 ∈ ℂ ) ) |
| 33 | 2 | a1i | ⊢ ( 2 ∈ ℂ → 1 ≠ 2 ) |
| 34 | 25 29 31 32 33 | sumpr | ⊢ ( 2 ∈ ℂ → Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 𝑘 ) = ( 2 + 2 ) ) |
| 35 | 21 34 | ax-mp | ⊢ Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 𝑘 ) = ( 2 + 2 ) |
| 36 | 2p2e4 | ⊢ ( 2 + 2 ) = 4 | |
| 37 | 35 36 | eqtr2i | ⊢ 4 = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 𝑘 ) |
| 38 | 20 37 | pm3.2i | ⊢ ( 2 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 𝑘 ) ) |
| 39 | fveq1 | ⊢ ( 𝑓 = { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } → ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) = ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 𝑘 ) ) | |
| 40 | 39 | sumeq2sdv | ⊢ ( 𝑓 = { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } → Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 𝑘 ) ) |
| 41 | 40 | eqeq2d | ⊢ ( 𝑓 = { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } → ( 4 = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ↔ 4 = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 𝑘 ) ) ) |
| 42 | 41 | anbi2d | ⊢ ( 𝑓 = { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } → ( ( 2 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ) ↔ ( 2 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 𝑘 ) ) ) ) |
| 43 | 42 | rspcev | ⊢ ( ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ∈ ( ℙ ↑m { 1 , 2 } ) ∧ ( 2 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( { 〈 1 , 2 〉 , 〈 2 , 2 〉 } ‘ 𝑘 ) ) ) → ∃ 𝑓 ∈ ( ℙ ↑m { 1 , 2 } ) ( 2 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ) ) |
| 44 | 16 38 43 | mp2an | ⊢ ∃ 𝑓 ∈ ( ℙ ↑m { 1 , 2 } ) ( 2 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ) |
| 45 | oveq2 | ⊢ ( 𝑑 = 2 → ( 1 ... 𝑑 ) = ( 1 ... 2 ) ) | |
| 46 | df-2 | ⊢ 2 = ( 1 + 1 ) | |
| 47 | 46 | oveq2i | ⊢ ( 1 ... 2 ) = ( 1 ... ( 1 + 1 ) ) |
| 48 | 1z | ⊢ 1 ∈ ℤ | |
| 49 | fzpr | ⊢ ( 1 ∈ ℤ → ( 1 ... ( 1 + 1 ) ) = { 1 , ( 1 + 1 ) } ) | |
| 50 | 48 49 | ax-mp | ⊢ ( 1 ... ( 1 + 1 ) ) = { 1 , ( 1 + 1 ) } |
| 51 | 1p1e2 | ⊢ ( 1 + 1 ) = 2 | |
| 52 | 51 | preq2i | ⊢ { 1 , ( 1 + 1 ) } = { 1 , 2 } |
| 53 | 50 52 | eqtri | ⊢ ( 1 ... ( 1 + 1 ) ) = { 1 , 2 } |
| 54 | 47 53 | eqtri | ⊢ ( 1 ... 2 ) = { 1 , 2 } |
| 55 | 45 54 | eqtrdi | ⊢ ( 𝑑 = 2 → ( 1 ... 𝑑 ) = { 1 , 2 } ) |
| 56 | 55 | oveq2d | ⊢ ( 𝑑 = 2 → ( ℙ ↑m ( 1 ... 𝑑 ) ) = ( ℙ ↑m { 1 , 2 } ) ) |
| 57 | breq1 | ⊢ ( 𝑑 = 2 → ( 𝑑 ≤ 3 ↔ 2 ≤ 3 ) ) | |
| 58 | 55 | sumeq1d | ⊢ ( 𝑑 = 2 → Σ 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝑑 ) ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ) |
| 59 | 58 | eqeq2d | ⊢ ( 𝑑 = 2 → ( 4 = Σ 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝑑 ) ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ↔ 4 = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ) ) |
| 60 | 57 59 | anbi12d | ⊢ ( 𝑑 = 2 → ( ( 𝑑 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝑑 ) ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ) ↔ ( 2 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ) ) ) |
| 61 | 56 60 | rexeqbidv | ⊢ ( 𝑑 = 2 → ( ∃ 𝑓 ∈ ( ℙ ↑m ( 1 ... 𝑑 ) ) ( 𝑑 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝑑 ) ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ) ↔ ∃ 𝑓 ∈ ( ℙ ↑m { 1 , 2 } ) ( 2 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ) ) ) |
| 62 | 61 | rspcev | ⊢ ( ( 2 ∈ ℕ ∧ ∃ 𝑓 ∈ ( ℙ ↑m { 1 , 2 } ) ( 2 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ { 1 , 2 } ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ) ) → ∃ 𝑑 ∈ ℕ ∃ 𝑓 ∈ ( ℙ ↑m ( 1 ... 𝑑 ) ) ( 𝑑 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝑑 ) ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ) ) |
| 63 | 1 44 62 | mp2an | ⊢ ∃ 𝑑 ∈ ℕ ∃ 𝑓 ∈ ( ℙ ↑m ( 1 ... 𝑑 ) ) ( 𝑑 ≤ 3 ∧ 4 = Σ 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝑑 ) ( 𝑓 ‘ 𝑘 ) ) |