Users' Mathboxes Mathbox for Stanislas Polu < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  inductionexd Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem inductionexd 37970
Description: Simple induction example. (Contributed by Stanislas Polu, 9-Mar-2020.)
Assertion
Ref Expression
inductionexd (𝑁 ∈ ℕ → 3 ∥ ((4↑𝑁) + 5))

Proof of Theorem inductionexd
Dummy variables 𝑘 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq2 6618 . . . 4 (𝑘 = 1 → (4↑𝑘) = (4↑1))
21oveq1d 6625 . . 3 (𝑘 = 1 → ((4↑𝑘) + 5) = ((4↑1) + 5))
32breq2d 4630 . 2 (𝑘 = 1 → (3 ∥ ((4↑𝑘) + 5) ↔ 3 ∥ ((4↑1) + 5)))
4 oveq2 6618 . . . 4 (𝑘 = 𝑛 → (4↑𝑘) = (4↑𝑛))
54oveq1d 6625 . . 3 (𝑘 = 𝑛 → ((4↑𝑘) + 5) = ((4↑𝑛) + 5))
65breq2d 4630 . 2 (𝑘 = 𝑛 → (3 ∥ ((4↑𝑘) + 5) ↔ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)))
7 oveq2 6618 . . . 4 (𝑘 = (𝑛 + 1) → (4↑𝑘) = (4↑(𝑛 + 1)))
87oveq1d 6625 . . 3 (𝑘 = (𝑛 + 1) → ((4↑𝑘) + 5) = ((4↑(𝑛 + 1)) + 5))
98breq2d 4630 . 2 (𝑘 = (𝑛 + 1) → (3 ∥ ((4↑𝑘) + 5) ↔ 3 ∥ ((4↑(𝑛 + 1)) + 5)))
10 oveq2 6618 . . . 4 (𝑘 = 𝑁 → (4↑𝑘) = (4↑𝑁))
1110oveq1d 6625 . . 3 (𝑘 = 𝑁 → ((4↑𝑘) + 5) = ((4↑𝑁) + 5))
1211breq2d 4630 . 2 (𝑘 = 𝑁 → (3 ∥ ((4↑𝑘) + 5) ↔ 3 ∥ ((4↑𝑁) + 5)))
13 3z 11362 . . . 4 3 ∈ ℤ
14 4z 11363 . . . . . 6 4 ∈ ℤ
15 1nn0 11260 . . . . . 6 1 ∈ ℕ0
16 zexpcl 12823 . . . . . 6 ((4 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℕ0) → (4↑1) ∈ ℤ)
1714, 15, 16mp2an 707 . . . . 5 (4↑1) ∈ ℤ
18 5nn 11140 . . . . . 6 5 ∈ ℕ
1918nnzi 11353 . . . . 5 5 ∈ ℤ
20 zaddcl 11369 . . . . 5 (((4↑1) ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ) → ((4↑1) + 5) ∈ ℤ)
2117, 19, 20mp2an 707 . . . 4 ((4↑1) + 5) ∈ ℤ
2213, 13, 213pm3.2i 1237 . . 3 (3 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ ∧ ((4↑1) + 5) ∈ ℤ)
23 3t3e9 11132 . . . 4 (3 · 3) = 9
24 4nn0 11263 . . . . . . 7 4 ∈ ℕ0
2524numexp1 15716 . . . . . 6 (4↑1) = 4
2625oveq1i 6620 . . . . 5 ((4↑1) + 5) = (4 + 5)
27 5cn 11052 . . . . . 6 5 ∈ ℂ
28 4cn 11050 . . . . . 6 4 ∈ ℂ
29 5p4e9 11119 . . . . . 6 (5 + 4) = 9
3027, 28, 29addcomli 10180 . . . . 5 (4 + 5) = 9
3126, 30eqtri 2643 . . . 4 ((4↑1) + 5) = 9
3223, 31eqtr4i 2646 . . 3 (3 · 3) = ((4↑1) + 5)
33 dvds0lem 14927 . . 3 (((3 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ ∧ ((4↑1) + 5) ∈ ℤ) ∧ (3 · 3) = ((4↑1) + 5)) → 3 ∥ ((4↑1) + 5))
3422, 32, 33mp2an 707 . 2 3 ∥ ((4↑1) + 5)
3513a1i 11 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 3 ∈ ℤ)
36 4nn 11139 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℕ
3736a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ → 4 ∈ ℕ)
38 nnnn0 11251 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℕ0)
3937, 38nnexpcld 12978 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ → (4↑𝑛) ∈ ℕ)
4039nnzd 11433 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → (4↑𝑛) ∈ ℤ)
4140adantr 481 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → (4↑𝑛) ∈ ℤ)
4219a1i 11 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 5 ∈ ℤ)
4341, 42zaddcld 11438 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → ((4↑𝑛) + 5) ∈ ℤ)
4414a1i 11 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 4 ∈ ℤ)
45 simpr 477 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5))
4635, 43, 44, 45dvdsmultr1d 14955 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 3 ∥ (((4↑𝑛) + 5) · 4))
47 dvdsmul1 14938 . . . . . . 7 ((3 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ) → 3 ∥ (3 · 5))
4813, 19, 47mp2an 707 . . . . . 6 3 ∥ (3 · 5)
4948a1i 11 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 3 ∥ (3 · 5))
5043, 44zmulcld 11440 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → (((4↑𝑛) + 5) · 4) ∈ ℤ)
5135, 42zmulcld 11440 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → (3 · 5) ∈ ℤ)
5235, 46, 49, 50, 51dvds2subd 14952 . . . 4 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 3 ∥ ((((4↑𝑛) + 5) · 4) − (3 · 5)))
5339nncnd 10988 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → (4↑𝑛) ∈ ℂ)
5427a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → 5 ∈ ℂ)
5528a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → 4 ∈ ℂ)
5653, 54, 55adddird 10017 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → (((4↑𝑛) + 5) · 4) = (((4↑𝑛) · 4) + (5 · 4)))
5756oveq1d 6625 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ → ((((4↑𝑛) + 5) · 4) − 15) = ((((4↑𝑛) · 4) + (5 · 4)) − 15))
58 3cn 11047 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℂ
59 5t3e15 11587 . . . . . . . . 9 (5 · 3) = 15
6027, 58, 59mulcomli 9999 . . . . . . . 8 (3 · 5) = 15
6160a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → (3 · 5) = 15)
6261oveq2d 6626 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ → ((((4↑𝑛) + 5) · 4) − (3 · 5)) = ((((4↑𝑛) + 5) · 4) − 15))
6355, 38expp1d 12957 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → (4↑(𝑛 + 1)) = ((4↑𝑛) · 4))
64 ax-1cn 9946 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1 ∈ ℂ
65 3p1e4 11105 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (3 + 1) = 4
6658, 64, 65addcomli 10180 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1 + 3) = 4
6766eqcomi 2630 . . . . . . . . . . . . . 14 4 = (1 + 3)
6867oveq1i 6620 . . . . . . . . . . . . 13 (4 − 3) = ((1 + 3) − 3)
6964, 58pncan3oi 10249 . . . . . . . . . . . . 13 ((1 + 3) − 3) = 1
7068, 69eqtri 2643 . . . . . . . . . . . 12 (4 − 3) = 1
7170oveq2i 6621 . . . . . . . . . . 11 (5 · (4 − 3)) = (5 · 1)
7227, 28, 58subdii 10431 . . . . . . . . . . 11 (5 · (4 − 3)) = ((5 · 4) − (5 · 3))
7327mulid1i 9994 . . . . . . . . . . 11 (5 · 1) = 5
7471, 72, 733eqtr3ri 2652 . . . . . . . . . 10 5 = ((5 · 4) − (5 · 3))
7559eqcomi 2630 . . . . . . . . . . 11 15 = (5 · 3)
7675oveq2i 6621 . . . . . . . . . 10 ((5 · 4) − 15) = ((5 · 4) − (5 · 3))
7774, 76eqtr4i 2646 . . . . . . . . 9 5 = ((5 · 4) − 15)
7877a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → 5 = ((5 · 4) − 15))
7963, 78oveq12d 6628 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → ((4↑(𝑛 + 1)) + 5) = (((4↑𝑛) · 4) + ((5 · 4) − 15)))
8053, 55mulcld 10012 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → ((4↑𝑛) · 4) ∈ ℂ)
8154, 55mulcld 10012 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → (5 · 4) ∈ ℂ)
82 5nn0 11264 . . . . . . . . . . 11 5 ∈ ℕ0
8315, 82deccl 11464 . . . . . . . . . 10 15 ∈ ℕ0
8483nn0cni 11256 . . . . . . . . 9 15 ∈ ℂ
8584a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → 15 ∈ ℂ)
8680, 81, 85addsubassd 10364 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → ((((4↑𝑛) · 4) + (5 · 4)) − 15) = (((4↑𝑛) · 4) + ((5 · 4) − 15)))
8779, 86eqtr4d 2658 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ → ((4↑(𝑛 + 1)) + 5) = ((((4↑𝑛) · 4) + (5 · 4)) − 15))
8857, 62, 873eqtr4rd 2666 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ → ((4↑(𝑛 + 1)) + 5) = ((((4↑𝑛) + 5) · 4) − (3 · 5)))
8988adantr 481 . . . 4 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → ((4↑(𝑛 + 1)) + 5) = ((((4↑𝑛) + 5) · 4) − (3 · 5)))
9052, 89breqtrrd 4646 . . 3 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 3 ∥ ((4↑(𝑛 + 1)) + 5))
9190ex 450 . 2 (𝑛 ∈ ℕ → (3 ∥ ((4↑𝑛) + 5) → 3 ∥ ((4↑(𝑛 + 1)) + 5)))
923, 6, 9, 12, 34, 91nnind 10990 1 (𝑁 ∈ ℕ → 3 ∥ ((4↑𝑁) + 5))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987   class class class wbr 4618  (class class class)co 6610  cc 9886  1c1 9889   + caddc 9891   · cmul 9893  cmin 10218  cn 10972  3c3 11023  4c4 11024  5c5 11025  9c9 11029  0cn0 11244  cz 11329  cdc 11445  cexp 12808  cdvds 14918
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 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-sep 4746  ax-nul 4754  ax-pow 4808  ax-pr 4872  ax-un 6909  ax-cnex 9944  ax-resscn 9945  ax-1cn 9946  ax-icn 9947  ax-addcl 9948  ax-addrcl 9949  ax-mulcl 9950  ax-mulrcl 9951  ax-mulcom 9952  ax-addass 9953  ax-mulass 9954  ax-distr 9955  ax-i2m1 9956  ax-1ne0 9957  ax-1rid 9958  ax-rnegex 9959  ax-rrecex 9960  ax-cnre 9961  ax-pre-lttri 9962  ax-pre-lttrn 9963  ax-pre-ltadd 9964  ax-pre-mulgt0 9965
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rab 2916  df-v 3191  df-sbc 3422  df-csb 3519  df-dif 3562  df-un 3564  df-in 3566  df-ss 3573  df-pss 3575  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-iun 4492  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-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 5644  df-ord 5690  df-on 5691  df-lim 5692  df-suc 5693  df-iota 5815  df-fun 5854  df-fn 5855  df-f 5856  df-f1 5857  df-fo 5858  df-f1o 5859  df-fv 5860  df-riota 6571  df-ov 6613  df-oprab 6614  df-mpt2 6615  df-om 7020  df-2nd 7121  df-wrecs 7359  df-recs 7420  df-rdg 7458  df-er 7694  df-en 7908  df-dom 7909  df-sdom 7910  df-pnf 10028  df-mnf 10029  df-xr 10030  df-ltxr 10031  df-le 10032  df-sub 10220  df-neg 10221  df-nn 10973  df-2 11031  df-3 11032  df-4 11033  df-5 11034  df-6 11035  df-7 11036  df-8 11037  df-9 11038  df-n0 11245  df-z 11330  df-dec 11446  df-uz 11640  df-seq 12750  df-exp 12809  df-dvds 14919
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator