Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  fmtnof1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fmtnof1 41975
Description: The enumeration of the Fermat numbers is a one-one function into the positive integers. (Contributed by AV, 3-Aug-2021.)
Assertion
Ref Expression
fmtnof1 FermatNo:ℕ01-1→ℕ

Proof of Theorem fmtnof1
Dummy variables 𝑚 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 df-fmtno 41968 . . 3 FermatNo = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((2↑(2↑𝑛)) + 1))
2 2nn 11397 . . . . . 6 2 ∈ ℕ
32a1i 11 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ0 → 2 ∈ ℕ)
4 2nn0 11521 . . . . . . 7 2 ∈ ℕ0
54a1i 11 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ0 → 2 ∈ ℕ0)
6 id 22 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ0)
75, 6nn0expcld 13245 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ0 → (2↑𝑛) ∈ ℕ0)
83, 7nnexpcld 13244 . . . 4 (𝑛 ∈ ℕ0 → (2↑(2↑𝑛)) ∈ ℕ)
98peano2nnd 11249 . . 3 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((2↑(2↑𝑛)) + 1) ∈ ℕ)
101, 9fmpti 6547 . 2 FermatNo:ℕ0⟶ℕ
11 fmtno 41969 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ0 → (FermatNo‘𝑛) = ((2↑(2↑𝑛)) + 1))
12 fmtno 41969 . . . . 5 (𝑚 ∈ ℕ0 → (FermatNo‘𝑚) = ((2↑(2↑𝑚)) + 1))
1311, 12eqeqan12d 2776 . . . 4 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → ((FermatNo‘𝑛) = (FermatNo‘𝑚) ↔ ((2↑(2↑𝑛)) + 1) = ((2↑(2↑𝑚)) + 1)))
145, 7nn0expcld 13245 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ0 → (2↑(2↑𝑛)) ∈ ℕ0)
1514nn0cnd 11565 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ0 → (2↑(2↑𝑛)) ∈ ℂ)
1615adantr 472 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → (2↑(2↑𝑛)) ∈ ℂ)
174a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑚 ∈ ℕ0 → 2 ∈ ℕ0)
18 id 22 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0)
1917, 18nn0expcld 13245 . . . . . . . . . 10 (𝑚 ∈ ℕ0 → (2↑𝑚) ∈ ℕ0)
2017, 19nn0expcld 13245 . . . . . . . . 9 (𝑚 ∈ ℕ0 → (2↑(2↑𝑚)) ∈ ℕ0)
2120nn0cnd 11565 . . . . . . . 8 (𝑚 ∈ ℕ0 → (2↑(2↑𝑚)) ∈ ℂ)
2221adantl 473 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → (2↑(2↑𝑚)) ∈ ℂ)
23 1cnd 10268 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → 1 ∈ ℂ)
2416, 22, 23addcan2d 10452 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → (((2↑(2↑𝑛)) + 1) = ((2↑(2↑𝑚)) + 1) ↔ (2↑(2↑𝑛)) = (2↑(2↑𝑚))))
25 2re 11302 . . . . . . . 8 2 ∈ ℝ
2625a1i 11 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → 2 ∈ ℝ)
277nn0zd 11692 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ0 → (2↑𝑛) ∈ ℤ)
2827adantr 472 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → (2↑𝑛) ∈ ℤ)
2919nn0zd 11692 . . . . . . . 8 (𝑚 ∈ ℕ0 → (2↑𝑚) ∈ ℤ)
3029adantl 473 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → (2↑𝑚) ∈ ℤ)
31 1lt2 11406 . . . . . . . 8 1 < 2
3231a1i 11 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → 1 < 2)
33 expcan 13127 . . . . . . 7 (((2 ∈ ℝ ∧ (2↑𝑛) ∈ ℤ ∧ (2↑𝑚) ∈ ℤ) ∧ 1 < 2) → ((2↑(2↑𝑛)) = (2↑(2↑𝑚)) ↔ (2↑𝑛) = (2↑𝑚)))
3426, 28, 30, 32, 33syl31anc 1480 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → ((2↑(2↑𝑛)) = (2↑(2↑𝑚)) ↔ (2↑𝑛) = (2↑𝑚)))
3524, 34bitrd 268 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → (((2↑(2↑𝑛)) + 1) = ((2↑(2↑𝑚)) + 1) ↔ (2↑𝑛) = (2↑𝑚)))
36 nn0z 11612 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℤ)
3736adantr 472 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑛 ∈ ℤ)
38 nn0z 11612 . . . . . . 7 (𝑚 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℤ)
3938adantl 473 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑚 ∈ ℤ)
40 expcan 13127 . . . . . . 7 (((2 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 1 < 2) → ((2↑𝑛) = (2↑𝑚) ↔ 𝑛 = 𝑚))
4140biimpd 219 . . . . . 6 (((2 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 1 < 2) → ((2↑𝑛) = (2↑𝑚) → 𝑛 = 𝑚))
4226, 37, 39, 32, 41syl31anc 1480 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → ((2↑𝑛) = (2↑𝑚) → 𝑛 = 𝑚))
4335, 42sylbid 230 . . . 4 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → (((2↑(2↑𝑛)) + 1) = ((2↑(2↑𝑚)) + 1) → 𝑛 = 𝑚))
4413, 43sylbid 230 . . 3 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0) → ((FermatNo‘𝑛) = (FermatNo‘𝑚) → 𝑛 = 𝑚))
4544rgen2 3113 . 2 𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0 ((FermatNo‘𝑛) = (FermatNo‘𝑚) → 𝑛 = 𝑚)
46 dff13 6676 . 2 (FermatNo:ℕ01-1→ℕ ↔ (FermatNo:ℕ0⟶ℕ ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℕ0 ((FermatNo‘𝑛) = (FermatNo‘𝑚) → 𝑛 = 𝑚)))
4710, 45, 46mpbir2an 993 1 FermatNo:ℕ01-1→ℕ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1072   = wceq 1632  wcel 2139  wral 3050   class class class wbr 4804  wf 6045  1-1wf1 6046  cfv 6049  (class class class)co 6814  cc 10146  cr 10147  1c1 10149   + caddc 10151   < clt 10286  cn 11232  2c2 11282  0cn0 11504  cz 11589  cexp 13074  FermatNocfmtno 41967
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7115  ax-cnex 10204  ax-resscn 10205  ax-1cn 10206  ax-icn 10207  ax-addcl 10208  ax-addrcl 10209  ax-mulcl 10210  ax-mulrcl 10211  ax-mulcom 10212  ax-addass 10213  ax-mulass 10214  ax-distr 10215  ax-i2m1 10216  ax-1ne0 10217  ax-1rid 10218  ax-rnegex 10219  ax-rrecex 10220  ax-cnre 10221  ax-pre-lttri 10222  ax-pre-lttrn 10223  ax-pre-ltadd 10224  ax-pre-mulgt0 10225
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-riota 6775  df-ov 6817  df-oprab 6818  df-mpt2 6819  df-om 7232  df-2nd 7335  df-wrecs 7577  df-recs 7638  df-rdg 7676  df-er 7913  df-en 8124  df-dom 8125  df-sdom 8126  df-pnf 10288  df-mnf 10289  df-xr 10290  df-ltxr 10291  df-le 10292  df-sub 10480  df-neg 10481  df-div 10897  df-nn 11233  df-2 11291  df-n0 11505  df-z 11590  df-uz 11900  df-rp 12046  df-seq 13016  df-exp 13075  df-fmtno 41968
This theorem is referenced by:  fmtnoinf  41976
  Copyright terms: Public domain W3C validator