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Description: The ternary Goldbach conjecture is valid for small odd numbers (i.e. for all odd numbers less than a fixed big m greater than 8 x 10^30). This is verified for m = 8.875694 x 10^30 by Helfgott, see tgblthelfgott . (Contributed by AV, 4-Aug-2020) (Revised by AV, 9-Sep-2021)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Assertion | tgoldbachlt | ⊢ ∃ 𝑚 ∈ ℕ ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) < 𝑚 ∧ ∀ 𝑛 ∈ Odd ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < 𝑚 ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | 8nn0 | ⊢ 8 ∈ ℕ0 | |
| 2 | 8nn | ⊢ 8 ∈ ℕ | |
| 3 | 1 2 | decnncl | ⊢ ; 8 8 ∈ ℕ |
| 4 | 10nn | ⊢ ; 1 0 ∈ ℕ | |
| 5 | 2nn0 | ⊢ 2 ∈ ℕ0 | |
| 6 | 9nn0 | ⊢ 9 ∈ ℕ0 | |
| 7 | 5 6 | deccl | ⊢ ; 2 9 ∈ ℕ0 |
| 8 | nnexpcl | ⊢ ( ( ; 1 0 ∈ ℕ ∧ ; 2 9 ∈ ℕ0 ) → ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ∈ ℕ ) | |
| 9 | 4 7 8 | mp2an | ⊢ ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ∈ ℕ |
| 10 | 3 9 | nnmulcli | ⊢ ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℕ |
| 11 | id | ⊢ ( ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℕ → ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℕ ) | |
| 12 | breq2 | ⊢ ( 𝑚 = ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) → ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) < 𝑚 ↔ ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) ) | |
| 13 | breq2 | ⊢ ( 𝑚 = ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) → ( 𝑛 < 𝑚 ↔ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) ) | |
| 14 | 13 | anbi2d | ⊢ ( 𝑚 = ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) → ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < 𝑚 ) ↔ ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) ) ) |
| 15 | 14 | imbi1d | ⊢ ( 𝑚 = ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) → ( ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < 𝑚 ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ↔ ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ) ) |
| 16 | 15 | ralbidv | ⊢ ( 𝑚 = ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) → ( ∀ 𝑛 ∈ Odd ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < 𝑚 ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ↔ ∀ 𝑛 ∈ Odd ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ) ) |
| 17 | 12 16 | anbi12d | ⊢ ( 𝑚 = ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) → ( ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) < 𝑚 ∧ ∀ 𝑛 ∈ Odd ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < 𝑚 ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ) ↔ ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∧ ∀ 𝑛 ∈ Odd ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ) ) ) |
| 18 | 17 | adantl | ⊢ ( ( ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℕ ∧ 𝑚 = ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) → ( ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) < 𝑚 ∧ ∀ 𝑛 ∈ Odd ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < 𝑚 ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ) ↔ ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∧ ∀ 𝑛 ∈ Odd ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ) ) ) |
| 19 | simplr | ⊢ ( ( ( ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ Odd ) ∧ ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) ) → 𝑛 ∈ Odd ) | |
| 20 | simprl | ⊢ ( ( ( ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ Odd ) ∧ ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) ) → 7 < 𝑛 ) | |
| 21 | simprr | ⊢ ( ( ( ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ Odd ) ∧ ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) ) → 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) | |
| 22 | tgblthelfgott | ⊢ ( ( 𝑛 ∈ Odd ∧ 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) | |
| 23 | 19 20 21 22 | syl3anc | ⊢ ( ( ( ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ Odd ) ∧ ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) |
| 24 | 23 | ex | ⊢ ( ( ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ Odd ) → ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ) |
| 25 | 24 | ralrimiva | ⊢ ( ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℕ → ∀ 𝑛 ∈ Odd ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ) |
| 26 | 2 9 | nnmulcli | ⊢ ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℕ |
| 27 | 26 | nngt0i | ⊢ 0 < ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) |
| 28 | 26 | nnrei | ⊢ ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℝ |
| 29 | 3nn0 | ⊢ 3 ∈ ℕ0 | |
| 30 | 0nn0 | ⊢ 0 ∈ ℕ0 | |
| 31 | 29 30 | deccl | ⊢ ; 3 0 ∈ ℕ0 |
| 32 | nnexpcl | ⊢ ( ( ; 1 0 ∈ ℕ ∧ ; 3 0 ∈ ℕ0 ) → ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ∈ ℕ ) | |
| 33 | 4 31 32 | mp2an | ⊢ ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ∈ ℕ |
| 34 | 2 33 | nnmulcli | ⊢ ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) ∈ ℕ |
| 35 | 34 | nnrei | ⊢ ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) ∈ ℝ |
| 36 | 28 35 | ltaddposi | ⊢ ( 0 < ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ↔ ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) < ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) ) |
| 37 | 27 36 | mpbi | ⊢ ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) < ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) |
| 38 | dfdec10 | ⊢ ; 8 8 = ( ( ; 1 0 · 8 ) + 8 ) | |
| 39 | 38 | oveq1i | ⊢ ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) = ( ( ( ; 1 0 · 8 ) + 8 ) · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) |
| 40 | 4 2 | nnmulcli | ⊢ ( ; 1 0 · 8 ) ∈ ℕ |
| 41 | 40 | nncni | ⊢ ( ; 1 0 · 8 ) ∈ ℂ |
| 42 | 8cn | ⊢ 8 ∈ ℂ | |
| 43 | 9 | nncni | ⊢ ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ∈ ℂ |
| 44 | 41 42 43 | adddiri | ⊢ ( ( ( ; 1 0 · 8 ) + 8 ) · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) = ( ( ( ; 1 0 · 8 ) · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) |
| 45 | 41 43 | mulcomi | ⊢ ( ( ; 1 0 · 8 ) · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) = ( ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) · ( ; 1 0 · 8 ) ) |
| 46 | 4 | nncni | ⊢ ; 1 0 ∈ ℂ |
| 47 | 43 46 42 | mulassi | ⊢ ( ( ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) · ; 1 0 ) · 8 ) = ( ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) · ( ; 1 0 · 8 ) ) |
| 48 | nncn | ⊢ ( ; 1 0 ∈ ℕ → ; 1 0 ∈ ℂ ) | |
| 49 | 7 | a1i | ⊢ ( ; 1 0 ∈ ℕ → ; 2 9 ∈ ℕ0 ) |
| 50 | 48 49 | expp1d | ⊢ ( ; 1 0 ∈ ℕ → ( ; 1 0 ↑ ( ; 2 9 + 1 ) ) = ( ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) · ; 1 0 ) ) |
| 51 | 4 50 | ax-mp | ⊢ ( ; 1 0 ↑ ( ; 2 9 + 1 ) ) = ( ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) · ; 1 0 ) |
| 52 | 51 | eqcomi | ⊢ ( ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) · ; 1 0 ) = ( ; 1 0 ↑ ( ; 2 9 + 1 ) ) |
| 53 | 52 | oveq1i | ⊢ ( ( ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) · ; 1 0 ) · 8 ) = ( ( ; 1 0 ↑ ( ; 2 9 + 1 ) ) · 8 ) |
| 54 | 45 47 53 | 3eqtr2i | ⊢ ( ( ; 1 0 · 8 ) · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) = ( ( ; 1 0 ↑ ( ; 2 9 + 1 ) ) · 8 ) |
| 55 | 54 | oveq1i | ⊢ ( ( ( ; 1 0 · 8 ) · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) = ( ( ( ; 1 0 ↑ ( ; 2 9 + 1 ) ) · 8 ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) |
| 56 | 2p1e3 | ⊢ ( 2 + 1 ) = 3 | |
| 57 | eqid | ⊢ ; 2 9 = ; 2 9 | |
| 58 | 5 56 57 | decsucc | ⊢ ( ; 2 9 + 1 ) = ; 3 0 |
| 59 | 58 | oveq2i | ⊢ ( ; 1 0 ↑ ( ; 2 9 + 1 ) ) = ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) |
| 60 | 59 | oveq1i | ⊢ ( ( ; 1 0 ↑ ( ; 2 9 + 1 ) ) · 8 ) = ( ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) · 8 ) |
| 61 | 60 | oveq1i | ⊢ ( ( ( ; 1 0 ↑ ( ; 2 9 + 1 ) ) · 8 ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) = ( ( ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) · 8 ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) |
| 62 | 33 | nncni | ⊢ ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ∈ ℂ |
| 63 | mulcom | ⊢ ( ( ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ∈ ℂ ∧ 8 ∈ ℂ ) → ( ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) · 8 ) = ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) ) | |
| 64 | 63 | oveq1d | ⊢ ( ( ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ∈ ℂ ∧ 8 ∈ ℂ ) → ( ( ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) · 8 ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) = ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) ) |
| 65 | 62 42 64 | mp2an | ⊢ ( ( ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) · 8 ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) = ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) |
| 66 | 55 61 65 | 3eqtri | ⊢ ( ( ( ; 1 0 · 8 ) · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) = ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) |
| 67 | 39 44 66 | 3eqtri | ⊢ ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) = ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) + ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) |
| 68 | 37 67 | breqtrri | ⊢ ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) |
| 69 | 25 68 | jctil | ⊢ ( ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℕ → ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∧ ∀ 𝑛 ∈ Odd ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ) ) |
| 70 | 11 18 69 | rspcedvd | ⊢ ( ( ; 8 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 2 9 ) ) ∈ ℕ → ∃ 𝑚 ∈ ℕ ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) < 𝑚 ∧ ∀ 𝑛 ∈ Odd ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < 𝑚 ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ) ) |
| 71 | 10 70 | ax-mp | ⊢ ∃ 𝑚 ∈ ℕ ( ( 8 · ( ; 1 0 ↑ ; 3 0 ) ) < 𝑚 ∧ ∀ 𝑛 ∈ Odd ( ( 7 < 𝑛 ∧ 𝑛 < 𝑚 ) → 𝑛 ∈ GoldbachOdd ) ) |