Theorem 1sgm2ppw 15725

Description: The sum of the divisors of 2 ^ ( N - 1 ). (Contributed by Mario Carneiro, 17-May-2016.)

Assertion

Ref	Expression
1sgm2ppw	|- ( N e. NN -> ( 1 sigma ( 2 ^ ( N - 1 ) ) ) = ( ( 2 ^ N ) - 1 ) )

Proof of Theorem 1sgm2ppw

Dummy variable k is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ax-1cn 8125	. . 3 |- 1 e. CC
2		2prm 12704	. . 3 |- 2 e. Prime
3		nnm1nn0 9443	. . 3 |- ( N e. NN -> ( N - 1 ) e. NN0 )
4		sgmppw 15722	. . 3 |- ( ( 1 e. CC /\ 2 e. Prime /\ ( N - 1 ) e. NN0 ) -> ( 1 sigma ( 2 ^ ( N - 1 ) ) ) = sum_ k e. ( 0 ... ( N - 1 ) ) ( ( 2 ^c 1 ) ^ k ) )
5	1, 2, 3, 4	mp3an12i 1377	. 2 |- ( N e. NN -> ( 1 sigma ( 2 ^ ( N - 1 ) ) ) = sum_ k e. ( 0 ... ( N - 1 ) ) ( ( 2 ^c 1 ) ^ k ) )
6		2rp 9893	. . . . . 6 |- 2 e. RR+
7		rpcxp1 15629	. . . . . 6 |- ( 2 e. RR+ -> ( 2 ^c 1 ) = 2 )
8	6, 7	mp1i 10	. . . . 5 |- ( k e. ( 0 ... ( N - 1 ) ) -> ( 2 ^c 1 ) = 2 )
9	8	oveq1d 6033	. . . 4 |- ( k e. ( 0 ... ( N - 1 ) ) -> ( ( 2 ^c 1 ) ^ k ) = ( 2 ^ k ) )
10	9	sumeq2i 11929	. . 3 |- sum_ k e. ( 0 ... ( N - 1 ) ) ( ( 2 ^c 1 ) ^ k ) = sum_ k e. ( 0 ... ( N - 1 ) ) ( 2 ^ k )
11		2cn 9214	. . . . 5 |- 2 e. CC
12	11	a1i 9	. . . 4 |- ( N e. NN -> 2 e. CC )
13		1ap2 9351	. . . . . 6 |- 1 # 2
14		apsym 8786	. . . . . . 7 |- ( ( 1 e. CC /\ 2 e. CC ) -> ( 1 # 2 <-> 2 # 1 ) )
15	1, 11, 14	mp2an 426	. . . . . 6 |- ( 1 # 2 <-> 2 # 1 )
16	13, 15	mpbi 145	. . . . 5 |- 2 # 1
17	16	a1i 9	. . . 4 |- ( N e. NN -> 2 # 1 )
18		nnnn0 9409	. . . 4 |- ( N e. NN -> N e. NN0 )
19	12, 17, 18	geoserap 12073	. . 3 |- ( N e. NN -> sum_ k e. ( 0 ... ( N - 1 ) ) ( 2 ^ k ) = ( ( 1 - ( 2 ^ N ) ) / ( 1 - 2 ) ) )
20	10, 19	eqtrid 2276	. 2 |- ( N e. NN -> sum_ k e. ( 0 ... ( N - 1 ) ) ( ( 2 ^c 1 ) ^ k ) = ( ( 1 - ( 2 ^ N ) ) / ( 1 - 2 ) ) )
21		2nn 9305	. . . . . . 7 |- 2 e. NN
22		nnexpcl 10815	. . . . . . 7 |- ( ( 2 e. NN /\ N e. NN0 ) -> ( 2 ^ N ) e. NN )
23	21, 18, 22	sylancr 414	. . . . . 6 |- ( N e. NN -> ( 2 ^ N ) e. NN )
24	23	nncnd 9157	. . . . 5 |- ( N e. NN -> ( 2 ^ N ) e. CC )
25		subcl 8378	. . . . 5 |- ( ( ( 2 ^ N ) e. CC /\ 1 e. CC ) -> ( ( 2 ^ N ) - 1 ) e. CC )
26	24, 1, 25	sylancl 413	. . . 4 |- ( N e. NN -> ( ( 2 ^ N ) - 1 ) e. CC )
27	1	a1i 9	. . . 4 |- ( N e. NN -> 1 e. CC )
28		1ap0 8770	. . . . 5 |- 1 # 0
29	28	a1i 9	. . . 4 |- ( N e. NN -> 1 # 0 )
30	26, 27, 29	div2negapd 8985	. . 3 |- ( N e. NN -> ( -u ( ( 2 ^ N ) - 1 ) / -u 1 ) = ( ( ( 2 ^ N ) - 1 ) / 1 ) )
31		negsubdi2 8438	. . . . 5 |- ( ( ( 2 ^ N ) e. CC /\ 1 e. CC ) -> -u ( ( 2 ^ N ) - 1 ) = ( 1 - ( 2 ^ N ) ) )
32	24, 1, 31	sylancl 413	. . . 4 |- ( N e. NN -> -u ( ( 2 ^ N ) - 1 ) = ( 1 - ( 2 ^ N ) ) )
33		df-neg 8353	. . . . . 6 |- -u 1 = ( 0 - 1 )
34		0cn 8171	. . . . . . 7 |- 0 e. CC
35		pnpcan 8418	. . . . . . 7 |- ( ( 1 e. CC /\ 0 e. CC /\ 1 e. CC ) -> ( ( 1 + 0 ) - ( 1 + 1 ) ) = ( 0 - 1 ) )
36	1, 34, 1, 35	mp3an 1373	. . . . . 6 |- ( ( 1 + 0 ) - ( 1 + 1 ) ) = ( 0 - 1 )
37		1p0e1 9259	. . . . . . 7 |- ( 1 + 0 ) = 1
38		1p1e2 9260	. . . . . . 7 |- ( 1 + 1 ) = 2
39	37, 38	oveq12i 6030	. . . . . 6 |- ( ( 1 + 0 ) - ( 1 + 1 ) ) = ( 1 - 2 )
40	33, 36, 39	3eqtr2i 2258	. . . . 5 |- -u 1 = ( 1 - 2 )
41	40	a1i 9	. . . 4 |- ( N e. NN -> -u 1 = ( 1 - 2 ) )
42	32, 41	oveq12d 6036	. . 3 |- ( N e. NN -> ( -u ( ( 2 ^ N ) - 1 ) / -u 1 ) = ( ( 1 - ( 2 ^ N ) ) / ( 1 - 2 ) ) )
43	26	div1d 8960	. . 3 |- ( N e. NN -> ( ( ( 2 ^ N ) - 1 ) / 1 ) = ( ( 2 ^ N ) - 1 ) )
44	30, 42, 43	3eqtr3d 2272	. 2 |- ( N e. NN -> ( ( 1 - ( 2 ^ N ) ) / ( 1 - 2 ) ) = ( ( 2 ^ N ) - 1 ) )
45	5, 20, 44	3eqtrd 2268	1 |- ( N e. NN -> ( 1 sigma ( 2 ^ ( N - 1 ) ) ) = ( ( 2 ^ N ) - 1 ) )

Syntax hints:   -> wi 4   <-> wb 105   = wceq 1397   e. wcel 2202   class class class wbr 4088  (class class class)co 6018   CCcc 8030   0cc0 8032   1c1 8033   + caddc 8035   - cmin 8350   -ucneg 8351   # cap 8761   / cdiv 8852   NNcn 9143   2c2 9194   NN0cn0 9402   RR+crp 9888   ...cfz 10243   ^cexp 10801   sum_csu 11918   Primecprime 12684   ^c ccxp 15587   sigma csgm 15711

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 619  ax-in2 620  ax-io 716  ax-5 1495  ax-7 1496  ax-gen 1497  ax-ie1 1541  ax-ie2 1542  ax-8 1552  ax-10 1553  ax-11 1554  ax-i12 1555  ax-bndl 1557  ax-4 1558  ax-17 1574  ax-i9 1578  ax-ial 1582  ax-i5r 1583  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4204  ax-sep 4207  ax-nul 4215  ax-pow 4264  ax-pr 4299  ax-un 4530  ax-setind 4635  ax-iinf 4686  ax-cnex 8123  ax-resscn 8124  ax-1cn 8125  ax-1re 8126  ax-icn 8127  ax-addcl 8128  ax-addrcl 8129  ax-mulcl 8130  ax-mulrcl 8131  ax-addcom 8132  ax-mulcom 8133  ax-addass 8134  ax-mulass 8135  ax-distr 8136  ax-i2m1 8137  ax-0lt1 8138  ax-1rid 8139  ax-0id 8140  ax-rnegex 8141  ax-precex 8142  ax-cnre 8143  ax-pre-ltirr 8144  ax-pre-ltwlin 8145  ax-pre-lttrn 8146  ax-pre-apti 8147  ax-pre-ltadd 8148  ax-pre-mulgt0 8149  ax-pre-mulext 8150  ax-arch 8151  ax-caucvg 8152  ax-pre-suploc 8153  ax-addf 8154  ax-mulf 8155

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 838  df-dc 842  df-3or 1005  df-3an 1006  df-tru 1400  df-fal 1403  df-nf 1509  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2363  df-ne 2403  df-nel 2498  df-ral 2515  df-rex 2516  df-reu 2517  df-rmo 2518  df-rab 2519  df-v 2804  df-sbc 3032  df-csb 3128  df-dif 3202  df-un 3204  df-in 3206  df-ss 3213  df-nul 3495  df-if 3606  df-pw 3654  df-sn 3675  df-pr 3676  df-op 3678  df-uni 3894  df-int 3929  df-iun 3972  df-disj 4065  df-br 4089  df-opab 4151  df-mpt 4152  df-tr 4188  df-id 4390  df-po 4393  df-iso 4394  df-iord 4463  df-on 4465  df-ilim 4466  df-suc 4468  df-iom 4689  df-xp 4731  df-rel 4732  df-cnv 4733  df-co 4734  df-dm 4735  df-rn 4736  df-res 4737  df-ima 4738  df-iota 5286  df-fun 5328  df-fn 5329  df-f 5330  df-f1 5331  df-fo 5332  df-f1o 5333  df-fv 5334  df-isom 5335  df-riota 5971  df-ov 6021  df-oprab 6022  df-mpo 6023  df-of 6235  df-1st 6303  df-2nd 6304  df-recs 6471  df-irdg 6536  df-frec 6557  df-1o 6582  df-2o 6583  df-oadd 6586  df-er 6702  df-map 6819  df-pm 6820  df-en 6910  df-dom 6911  df-fin 6912  df-sup 7183  df-inf 7184  df-pnf 8216  df-mnf 8217  df-xr 8218  df-ltxr 8219  df-le 8220  df-sub 8352  df-neg 8353  df-reap 8755  df-ap 8762  df-div 8853  df-inn 9144  df-2 9202  df-3 9203  df-4 9204  df-n0 9403  df-xnn0 9466  df-z 9480  df-uz 9756  df-q 9854  df-rp 9889  df-xneg 10007  df-xadd 10008  df-ioo 10127  df-ico 10129  df-icc 10130  df-fz 10244  df-fzo 10378  df-fl 10531  df-mod 10586  df-seqfrec 10711  df-exp 10802  df-fac 10989  df-bc 11011  df-ihash 11039  df-shft 11380  df-cj 11407  df-re 11408  df-im 11409  df-rsqrt 11563  df-abs 11564  df-clim 11844  df-sumdc 11919  df-ef 12214  df-e 12215  df-dvds 12354  df-gcd 12530  df-prm 12685  df-pc 12863  df-rest 13329  df-topgen 13348  df-psmet 14563  df-xmet 14564  df-met 14565  df-bl 14566  df-mopn 14567  df-top 14728  df-topon 14741  df-bases 14773  df-ntr 14826  df-cn 14918  df-cnp 14919  df-tx 14983  df-cncf 15301  df-limced 15386  df-dvap 15387  df-relog 15588  df-rpcxp 15589  df-sgm 15712

This theorem is referenced by:  perfect1  15728  perfectlem1  15729  perfectlem2  15730