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Theorem expdioph 37056
Description: The exponential function is Diophantine. This result completes and encapsulates our development using Pell equation solution sequences and is sometimes regarded as Matiyasevich's theorem properly. (Contributed by Stefan O'Rear, 17-Oct-2014.)
Assertion
Ref Expression
expdioph {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))} ∈ (Dioph‘3)

Proof of Theorem expdioph
StepHypRef Expression
1 pm4.42 1003 . . . 4 ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∨ ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ ¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ)))
2 ancom 466 . . . . . 6 (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ↔ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))))
3 elmapi 7824 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → 𝑎:(1...3)⟶ℕ0)
4 df-2 11024 . . . . . . . . . . . . . . 15 2 = (1 + 1)
5 df-3 11025 . . . . . . . . . . . . . . . 16 3 = (2 + 1)
6 ssid 3608 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (1...3) ⊆ (1...3)
75, 6jm2.27dlem5 37046 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1...2) ⊆ (1...3)
84, 7jm2.27dlem5 37046 . . . . . . . . . . . . . 14 (1...1) ⊆ (1...3)
9 1nn 10976 . . . . . . . . . . . . . . 15 1 ∈ ℕ
109jm2.27dlem3 37044 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ (1...1)
118, 10sselii 3585 . . . . . . . . . . . . 13 1 ∈ (1...3)
12 ffvelrn 6314 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎:(1...3)⟶ℕ0 ∧ 1 ∈ (1...3)) → (𝑎‘1) ∈ ℕ0)
133, 11, 12sylancl 693 . . . . . . . . . . . 12 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (𝑎‘1) ∈ ℕ0)
1413adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (𝑎‘1) ∈ ℕ0)
15 elnn0 11239 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎‘1) ∈ ℕ0 ↔ ((𝑎‘1) ∈ ℕ ∨ (𝑎‘1) = 0))
1614, 15sylib 208 . . . . . . . . . 10 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘1) ∈ ℕ ∨ (𝑎‘1) = 0))
17 elnn1uz2 11709 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎‘1) ∈ ℕ ↔ ((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)))
1817biimpi 206 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎‘1) ∈ ℕ → ((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)))
1918orim1i 539 . . . . . . . . . 10 (((𝑎‘1) ∈ ℕ ∨ (𝑎‘1) = 0) → (((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∨ (𝑎‘1) = 0))
2016, 19syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∨ (𝑎‘1) = 0))
2120biantrurd 529 . . . . . . . 8 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∨ (𝑎‘1) = 0) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
22 andir 911 . . . . . . . . . 10 (((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∨ (𝑎‘1) = 0) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
23 andir 911 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ (((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
2423orbi1i 542 . . . . . . . . . 10 (((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
2522, 24bitri 264 . . . . . . . . 9 (((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∨ (𝑎‘1) = 0) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
26 nnz 11344 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑎‘2) ∈ ℕ → (𝑎‘2) ∈ ℤ)
27 1exp 12826 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑎‘2) ∈ ℤ → (1↑(𝑎‘2)) = 1)
2826, 27syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑎‘2) ∈ ℕ → (1↑(𝑎‘2)) = 1)
2928adantl 482 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (1↑(𝑎‘2)) = 1)
3029eqeq2d 2636 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘3) = (1↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 1))
31 oveq1 6612 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑎‘1) = 1 → ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) = (1↑(𝑎‘2)))
3231eqeq2d 2636 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎‘1) = 1 → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = (1↑(𝑎‘2))))
3332bibi1d 333 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎‘1) = 1 → (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 1) ↔ ((𝑎‘3) = (1↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 1)))
3430, 33syl5ibrcom 237 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘1) = 1 → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 1)))
3534pm5.32d 670 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1)))
36 iba 524 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎‘2) ∈ ℕ → ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ↔ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ)))
3736adantl 482 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ↔ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ)))
3837anbi1d 740 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
3935, 38orbi12d 745 . . . . . . . . . 10 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ↔ (((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))))))
40 0exp 12832 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎‘2) ∈ ℕ → (0↑(𝑎‘2)) = 0)
4140adantl 482 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (0↑(𝑎‘2)) = 0)
4241eqeq2d 2636 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘3) = (0↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 0))
43 oveq1 6612 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎‘1) = 0 → ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) = (0↑(𝑎‘2)))
4443eqeq2d 2636 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎‘1) = 0 → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = (0↑(𝑎‘2))))
4544bibi1d 333 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎‘1) = 0 → (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 0) ↔ ((𝑎‘3) = (0↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 0)))
4642, 45syl5ibrcom 237 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘1) = 0 → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 0)))
4746pm5.32d 670 . . . . . . . . . 10 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)))
4839, 47orbi12d 745 . . . . . . . . 9 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))))
4925, 48syl5bb 272 . . . . . . . 8 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∨ (𝑎‘1) = 0) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))))
5021, 49bitrd 268 . . . . . . 7 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))))
5150pm5.32da 672 . . . . . 6 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)))))
522, 51syl5bb 272 . . . . 5 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ↔ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)))))
53 ancom 466 . . . . . 6 (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ ¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ↔ (¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))))
54 2nn 11130 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ ℕ
5554jm2.27dlem3 37044 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ (1...2)
567, 55sselii 3585 . . . . . . . . . 10 2 ∈ (1...3)
57 ffvelrn 6314 . . . . . . . . . 10 ((𝑎:(1...3)⟶ℕ0 ∧ 2 ∈ (1...3)) → (𝑎‘2) ∈ ℕ0)
583, 56, 57sylancl 693 . . . . . . . . 9 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (𝑎‘2) ∈ ℕ0)
59 elnn0 11239 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎‘2) ∈ ℕ0 ↔ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∨ (𝑎‘2) = 0))
60 pm2.53 388 . . . . . . . . . . 11 (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∨ (𝑎‘2) = 0) → (¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ → (𝑎‘2) = 0))
6159, 60sylbi 207 . . . . . . . . . 10 ((𝑎‘2) ∈ ℕ0 → (¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ → (𝑎‘2) = 0))
62 0nnn 10997 . . . . . . . . . . 11 ¬ 0 ∈ ℕ
63 eleq1 2692 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎‘2) = 0 → ((𝑎‘2) ∈ ℕ ↔ 0 ∈ ℕ))
6462, 63mtbiri 317 . . . . . . . . . 10 ((𝑎‘2) = 0 → ¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ)
6561, 64impbid1 215 . . . . . . . . 9 ((𝑎‘2) ∈ ℕ0 → (¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ ↔ (𝑎‘2) = 0))
6658, 65syl 17 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ ↔ (𝑎‘2) = 0))
6766anbi1d 740 . . . . . . 7 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
6813nn0cnd 11298 . . . . . . . . . . 11 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (𝑎‘1) ∈ ℂ)
6968exp0d 12939 . . . . . . . . . 10 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((𝑎‘1)↑0) = 1)
7069eqeq2d 2636 . . . . . . . . 9 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑0) ↔ (𝑎‘3) = 1))
71 oveq2 6613 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎‘2) = 0 → ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) = ((𝑎‘1)↑0))
7271eqeq2d 2636 . . . . . . . . . 10 ((𝑎‘2) = 0 → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑0)))
7372bibi1d 333 . . . . . . . . 9 ((𝑎‘2) = 0 → (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 1) ↔ ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑0) ↔ (𝑎‘3) = 1)))
7470, 73syl5ibrcom 237 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((𝑎‘2) = 0 → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 1)))
7574pm5.32d 670 . . . . . . 7 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1)))
7667, 75bitrd 268 . . . . . 6 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1)))
7753, 76syl5bb 272 . . . . 5 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ ¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ↔ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1)))
7852, 77orbi12d 745 . . . 4 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∨ ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ ¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ)) ↔ (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))) ∨ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1))))
791, 78syl5bb 272 . . 3 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))) ∨ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1))))
8079rabbiia 3178 . 2 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))} = {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))) ∨ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1))}
81 3nn0 11255 . . . . 5 3 ∈ ℕ0
82 ovex 6633 . . . . . 6 (1...3) ∈ V
83 mzpproj 36766 . . . . . 6 (((1...3) ∈ V ∧ 2 ∈ (1...3)) → (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘2)) ∈ (mzPoly‘(1...3)))
8482, 56, 83mp2an 707 . . . . 5 (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘2)) ∈ (mzPoly‘(1...3))
85 elnnrabdioph 36837 . . . . 5 ((3 ∈ ℕ0 ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘2)) ∈ (mzPoly‘(1...3))) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘2) ∈ ℕ} ∈ (Dioph‘3))
8681, 84, 85mp2an 707 . . . 4 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘2) ∈ ℕ} ∈ (Dioph‘3)
87 mzpproj 36766 . . . . . . . . 9 (((1...3) ∈ V ∧ 1 ∈ (1...3)) → (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘1)) ∈ (mzPoly‘(1...3)))
8882, 11, 87mp2an 707 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘1)) ∈ (mzPoly‘(1...3))
89 1z 11352 . . . . . . . . 9 1 ∈ ℤ
90 mzpconstmpt 36769 . . . . . . . . 9 (((1...3) ∈ V ∧ 1 ∈ ℤ) → (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ 1) ∈ (mzPoly‘(1...3)))
9182, 89, 90mp2an 707 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ 1) ∈ (mzPoly‘(1...3))
92 eqrabdioph 36807 . . . . . . . 8 ((3 ∈ ℕ0 ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘1)) ∈ (mzPoly‘(1...3)) ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ 1) ∈ (mzPoly‘(1...3))) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘1) = 1} ∈ (Dioph‘3))
9381, 88, 91, 92mp3an 1421 . . . . . . 7 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘1) = 1} ∈ (Dioph‘3)
94 3nn 11131 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℕ
9594jm2.27dlem3 37044 . . . . . . . . 9 3 ∈ (1...3)
96 mzpproj 36766 . . . . . . . . 9 (((1...3) ∈ V ∧ 3 ∈ (1...3)) → (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘3)) ∈ (mzPoly‘(1...3)))
9782, 95, 96mp2an 707 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘3)) ∈ (mzPoly‘(1...3))
98 eqrabdioph 36807 . . . . . . . 8 ((3 ∈ ℕ0 ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘3)) ∈ (mzPoly‘(1...3)) ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ 1) ∈ (mzPoly‘(1...3))) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 1} ∈ (Dioph‘3))
9981, 97, 91, 98mp3an 1421 . . . . . . 7 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 1} ∈ (Dioph‘3)
100 anrabdioph 36810 . . . . . . 7 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘1) = 1} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 1} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1)} ∈ (Dioph‘3))
10193, 99, 100mp2an 707 . . . . . 6 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1)} ∈ (Dioph‘3)
102 expdiophlem2 37055 . . . . . 6 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))} ∈ (Dioph‘3)
103 orrabdioph 36811 . . . . . 6 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1)} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))))} ∈ (Dioph‘3))
104101, 102, 103mp2an 707 . . . . 5 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))))} ∈ (Dioph‘3)
105 eq0rabdioph 36806 . . . . . . 7 ((3 ∈ ℕ0 ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘1)) ∈ (mzPoly‘(1...3))) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘1) = 0} ∈ (Dioph‘3))
10681, 88, 105mp2an 707 . . . . . 6 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘1) = 0} ∈ (Dioph‘3)
107 eq0rabdioph 36806 . . . . . . 7 ((3 ∈ ℕ0 ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘3)) ∈ (mzPoly‘(1...3))) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 0} ∈ (Dioph‘3))
10881, 97, 107mp2an 707 . . . . . 6 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 0} ∈ (Dioph‘3)
109 anrabdioph 36810 . . . . . 6 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘1) = 0} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 0} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)} ∈ (Dioph‘3))
110106, 108, 109mp2an 707 . . . . 5 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)} ∈ (Dioph‘3)
111 orrabdioph 36811 . . . . 5 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))))} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))} ∈ (Dioph‘3))
112104, 110, 111mp2an 707 . . . 4 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))} ∈ (Dioph‘3)
113 anrabdioph 36810 . . . 4 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘2) ∈ ℕ} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)))} ∈ (Dioph‘3))
11486, 112, 113mp2an 707 . . 3 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)))} ∈ (Dioph‘3)
115 eq0rabdioph 36806 . . . . 5 ((3 ∈ ℕ0 ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘2)) ∈ (mzPoly‘(1...3))) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘2) = 0} ∈ (Dioph‘3))
11681, 84, 115mp2an 707 . . . 4 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘2) = 0} ∈ (Dioph‘3)
117 anrabdioph 36810 . . . 4 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘2) = 0} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 1} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1)} ∈ (Dioph‘3))
118116, 99, 117mp2an 707 . . 3 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1)} ∈ (Dioph‘3)
119 orrabdioph 36811 . . 3 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)))} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1)} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))) ∨ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1))} ∈ (Dioph‘3))
120114, 118, 119mp2an 707 . 2 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))) ∨ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1))} ∈ (Dioph‘3)
12180, 120eqeltri 2700 1 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))} ∈ (Dioph‘3)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wo 383  wa 384   = wceq 1480  wcel 1992  {crab 2916  Vcvv 3191  cmpt 4678  wf 5846  cfv 5850  (class class class)co 6605  𝑚 cmap 7803  0cc0 9881  1c1 9882  cn 10965  2c2 11015  3c3 11016  0cn0 11237  cz 11322  cuz 11631  ...cfz 12265  cexp 12797  mzPolycmzp 36751  Diophcdioph 36784
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1841  ax-6 1890  ax-7 1937  ax-8 1994  ax-9 2001  ax-10 2021  ax-11 2036  ax-12 2049  ax-13 2250  ax-ext 2606  ax-rep 4736  ax-sep 4746  ax-nul 4754  ax-pow 4808  ax-pr 4872  ax-un 6903  ax-inf2 8483  ax-cnex 9937  ax-resscn 9938  ax-1cn 9939  ax-icn 9940  ax-addcl 9941  ax-addrcl 9942  ax-mulcl 9943  ax-mulrcl 9944  ax-mulcom 9945  ax-addass 9946  ax-mulass 9947  ax-distr 9948  ax-i2m1 9949  ax-1ne0 9950  ax-1rid 9951  ax-rnegex 9952  ax-rrecex 9953  ax-cnre 9954  ax-pre-lttri 9955  ax-pre-lttrn 9956  ax-pre-ltadd 9957  ax-pre-mulgt0 9958  ax-pre-sup 9959  ax-addf 9960  ax-mulf 9961
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-fal 1486  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1883  df-eu 2478  df-mo 2479  df-clab 2613  df-cleq 2619  df-clel 2622  df-nfc 2756  df-ne 2797  df-nel 2900  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3193  df-sbc 3423  df-csb 3520  df-dif 3563  df-un 3565  df-in 3567  df-ss 3574  df-pss 3576  df-nul 3897  df-if 4064  df-pw 4137  df-sn 4154  df-pr 4156  df-tp 4158  df-op 4160  df-uni 4408  df-int 4446  df-iun 4492  df-iin 4493  df-br 4619  df-opab 4679  df-mpt 4680  df-tr 4718  df-eprel 4990  df-id 4994  df-po 5000  df-so 5001  df-fr 5038  df-se 5039  df-we 5040  df-xp 5085  df-rel 5086  df-cnv 5087  df-co 5088  df-dm 5089  df-rn 5090  df-res 5091  df-ima 5092  df-pred 5642  df-ord 5688  df-on 5689  df-lim 5690  df-suc 5691  df-iota 5813  df-fun 5852  df-fn 5853  df-f 5854  df-f1 5855  df-fo 5856  df-f1o 5857  df-fv 5858  df-isom 5859  df-riota 6566  df-ov 6608  df-oprab 6609  df-mpt2 6610  df-of 6851  df-om 7014  df-1st 7116  df-2nd 7117  df-supp 7242  df-wrecs 7353  df-recs 7414  df-rdg 7452  df-1o 7506  df-2o 7507  df-oadd 7510  df-omul 7511  df-er 7688  df-map 7805  df-pm 7806  df-ixp 7854  df-en 7901  df-dom 7902  df-sdom 7903  df-fin 7904  df-fsupp 8221  df-fi 8262  df-sup 8293  df-inf 8294  df-oi 8360  df-card 8710  df-acn 8713  df-cda 8935  df-pnf 10021  df-mnf 10022  df-xr 10023  df-ltxr 10024  df-le 10025  df-sub 10213  df-neg 10214  df-div 10630  df-nn 10966  df-2 11024  df-3 11025  df-4 11026  df-5 11027  df-6 11028  df-7 11029  df-8 11030  df-9 11031  df-n0 11238  df-xnn0 11309  df-z 11323  df-dec 11438  df-uz 11632  df-q 11733  df-rp 11777  df-xneg 11890  df-xadd 11891  df-xmul 11892  df-ioo 12118  df-ioc 12119  df-ico 12120  df-icc 12121  df-fz 12266  df-fzo 12404  df-fl 12530  df-mod 12606  df-seq 12739  df-exp 12798  df-fac 12998  df-bc 13027  df-hash 13055  df-shft 13736  df-cj 13768  df-re 13769  df-im 13770  df-sqrt 13904  df-abs 13905  df-limsup 14131  df-clim 14148  df-rlim 14149  df-sum 14346  df-ef 14718  df-sin 14720  df-cos 14721  df-pi 14723  df-dvds 14903  df-gcd 15136  df-prm 15305  df-numer 15362  df-denom 15363  df-struct 15778  df-ndx 15779  df-slot 15780  df-base 15781  df-sets 15782  df-ress 15783  df-plusg 15870  df-mulr 15871  df-starv 15872  df-sca 15873  df-vsca 15874  df-ip 15875  df-tset 15876  df-ple 15877  df-ds 15880  df-unif 15881  df-hom 15882  df-cco 15883  df-rest 15999  df-topn 16000  df-0g 16018  df-gsum 16019  df-topgen 16020  df-pt 16021  df-prds 16024  df-xrs 16078  df-qtop 16083  df-imas 16084  df-xps 16086  df-mre 16162  df-mrc 16163  df-acs 16165  df-mgm 17158  df-sgrp 17200  df-mnd 17211  df-submnd 17252  df-mulg 17457  df-cntz 17666  df-cmn 18111  df-psmet 19652  df-xmet 19653  df-met 19654  df-bl 19655  df-mopn 19656  df-fbas 19657  df-fg 19658  df-cnfld 19661  df-top 20616  df-bases 20617  df-topon 20618  df-topsp 20619  df-cld 20728  df-ntr 20729  df-cls 20730  df-nei 20807  df-lp 20845  df-perf 20846  df-cn 20936  df-cnp 20937  df-haus 21024  df-tx 21270  df-hmeo 21463  df-fil 21555  df-fm 21647  df-flim 21648  df-flf 21649  df-xms 22030  df-ms 22031  df-tms 22032  df-cncf 22584  df-limc 23531  df-dv 23532  df-log 24202  df-mzpcl 36752  df-mzp 36753  df-dioph 36785  df-squarenn 36871  df-pell1qr 36872  df-pell14qr 36873  df-pell1234qr 36874  df-pellfund 36875  df-rmx 36932  df-rmy 36933
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