Theorem bitsfzolem 12520

Description: Lemma for bitsfzo 12521. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Sep-2016.) (Revised by AV, 1-Oct-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
bitsfzo.1	|- ( ph -> N e. NN0 )
bitsfzo.2	|- ( ph -> M e. NN0 )
bitsfzo.3	|- ( ph -> (bits ` N ) C_ ( 0..^ M ) )
bitsfzo.4	|- S = inf ( { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } , RR , < )

Assertion

Ref	Expression
bitsfzolem	|- ( ph -> N e. ( 0..^ ( 2 ^ M ) ) )

Distinct variable groups:   n, M   n, N   ph, n

Allowed substitution hint:   S( n)

Proof of Theorem bitsfzolem

Dummy variables u m are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		bitsfzo.1	. . 3 |- ( ph -> N e. NN0 )
2		nn0uz 9791	. . 3 |- NN0 = ( ZZ>= ` 0 )
3	1, 2	eleqtrdi 2324	. 2 |- ( ph -> N e. ( ZZ>= ` 0 ) )
4		2nn 9305	. . . . 5 |- 2 e. NN
5	4	a1i 9	. . . 4 |- ( ph -> 2 e. NN )
6		bitsfzo.2	. . . 4 |- ( ph -> M e. NN0 )
7	5, 6	nnexpcld 10958	. . 3 |- ( ph -> ( 2 ^ M ) e. NN )
8	7	nnzd 9601	. 2 |- ( ph -> ( 2 ^ M ) e. ZZ )
9		bitsfzo.3	. . . . . . . 8 |- ( ph -> (bits ` N ) C_ ( 0..^ M ) )
10	9	adantr 276	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> (bits ` N ) C_ ( 0..^ M ) )
11		n2dvds1 12478	. . . . . . . . 9 |- -. 2 || 1
12	4	a1i 9	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> 2 e. NN )
13		ssrab2 3312	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } C_ NN0
14		bitsfzo.4	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- S = inf ( { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } , RR , < )
15		nnssnn0 9405	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- NN C_ NN0
16	1	nn0red 9456	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 |- ( ph -> N e. RR )
17		2re 9213	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 |- 2 e. RR
18	17	a1i 9	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 |- ( ph -> 2 e. RR )
19		1lt2 9313	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 |- 1 < 2
20	19	a1i 9	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 |- ( ph -> 1 < 2 )
21		expnbnd 10926	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 |- ( ( N e. RR /\ 2 e. RR /\ 1 < 2 ) -> E. n e. NN N < ( 2 ^ n ) )
22	16, 18, 20, 21	syl3anc 1273	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( ph -> E. n e. NN N < ( 2 ^ n ) )
23		ssrexv 3292	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( NN C_ NN0 -> ( E. n e. NN N < ( 2 ^ n ) -> E. n e. NN0 N < ( 2 ^ n ) ) )
24	15, 22, 23	mpsyl 65	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( ph -> E. n e. NN0 N < ( 2 ^ n ) )
25		oveq2 6026	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 |- ( n = u -> ( 2 ^ n ) = ( 2 ^ u ) )
26	25	breq2d 4100	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( n = u -> ( N < ( 2 ^ n ) <-> N < ( 2 ^ u ) ) )
27	26	cbvrexv 2768	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( E. n e. NN0 N < ( 2 ^ n ) <-> E. u e. NN0 N < ( 2 ^ u ) )
28	24, 27	sylib 122	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( ph -> E. u e. NN0 N < ( 2 ^ u ) )
29		0zd 9491	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( ( ph /\ ( u e. NN0 /\ N < ( 2 ^ u ) ) ) -> 0 e. ZZ )
30	2	rabeqi 2795	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } = { n e. ( ZZ>= ` 0 ) | N < ( 2 ^ n ) }
31		simpr 110	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( ( ph /\ ( u e. NN0 /\ N < ( 2 ^ u ) ) ) -> ( u e. NN0 /\ N < ( 2 ^ u ) ) )
32	26	elrab 2962	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( u e. { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } <-> ( u e. NN0 /\ N < ( 2 ^ u ) ) )
33	31, 32	sylibr 134	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( ( ph /\ ( u e. NN0 /\ N < ( 2 ^ u ) ) ) -> u e. { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } )
34	1	nn0zd 9600	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 |- ( ph -> N e. ZZ )
35	34	ad2antrr 488	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( ( ( ph /\ ( u e. NN0 /\ N < ( 2 ^ u ) ) ) /\ n e. ( 0 ... u ) ) -> N e. ZZ )
36		2z 9507	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 |- 2 e. ZZ
37		elfznn0 10349	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 |- ( n e. ( 0 ... u ) -> n e. NN0 )
38	37	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 |- ( ( ( ph /\ ( u e. NN0 /\ N < ( 2 ^ u ) ) ) /\ n e. ( 0 ... u ) ) -> n e. NN0 )
39		zexpcl 10817	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 |- ( ( 2 e. ZZ /\ n e. NN0 ) -> ( 2 ^ n ) e. ZZ )
40	36, 38, 39	sylancr 414	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( ( ( ph /\ ( u e. NN0 /\ N < ( 2 ^ u ) ) ) /\ n e. ( 0 ... u ) ) -> ( 2 ^ n ) e. ZZ )
41		zdclt 9557	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( ( N e. ZZ /\ ( 2 ^ n ) e. ZZ ) -> DECID N < ( 2 ^ n ) )
42	35, 40, 41	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( ( ( ph /\ ( u e. NN0 /\ N < ( 2 ^ u ) ) ) /\ n e. ( 0 ... u ) ) -> DECID N < ( 2 ^ n ) )
43	29, 30, 33, 42	infssuzcldc 10496	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( ( ph /\ ( u e. NN0 /\ N < ( 2 ^ u ) ) ) -> inf ( { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } , RR , < ) e. { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } )
44	28, 43	rexlimddv 2655	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ph -> inf ( { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } , RR , < ) e. { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } )
45	14, 44	eqeltrid 2318	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ph -> S e. { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } )
46	13, 45	sselid 3225	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> S e. NN0 )
47	46	nn0zd 9600	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> S e. ZZ )
48	47	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> S e. ZZ )
49		0red 8180	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> 0 e. RR )
50	6	nn0zd 9600	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ph -> M e. ZZ )
51	50	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> M e. ZZ )
52	51	zred 9602	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> M e. RR )
53	48	zred 9602	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> S e. RR )
54	6	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> M e. NN0 )
55	54	nn0ge0d 9458	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> 0 <_ M )
56	17	a1i 9	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> 2 e. RR )
57	56, 54	reexpcld 10953	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 2 ^ M ) e. RR )
58	16	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> N e. RR )
59	5, 46	nnexpcld 10958	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( ph -> ( 2 ^ S ) e. NN )
60	59	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 2 ^ S ) e. NN )
61	60	nnred 9156	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 2 ^ S ) e. RR )
62		simpr 110	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 2 ^ M ) <_ N )
63	45	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> S e. { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } )
64		oveq2 6026	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( m = S -> ( 2 ^ m ) = ( 2 ^ S ) )
65	64	breq2d 4100	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( m = S -> ( N < ( 2 ^ m ) <-> N < ( 2 ^ S ) ) )
66		oveq2 6026	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 |- ( n = m -> ( 2 ^ n ) = ( 2 ^ m ) )
67	66	breq2d 4100	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( n = m -> ( N < ( 2 ^ n ) <-> N < ( 2 ^ m ) ) )
68	67	cbvrabv 2801	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } = { m e. NN0 | N < ( 2 ^ m ) }
69	65, 68	elrab2 2965	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( S e. { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } <-> ( S e. NN0 /\ N < ( 2 ^ S ) ) )
70	69	simprbi 275	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( S e. { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } -> N < ( 2 ^ S ) )
71	63, 70	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> N < ( 2 ^ S ) )
72	57, 58, 61, 62, 71	lelttrd 8304	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 2 ^ M ) < ( 2 ^ S ) )
73		nn0ltexp2 10972	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( ( 2 e. RR /\ M e. NN0 /\ S e. NN0 ) /\ 1 < 2 ) -> ( M < S <-> ( 2 ^ M ) < ( 2 ^ S ) ) )
74	18, 6, 46, 20, 73	syl31anc 1276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ph -> ( M < S <-> ( 2 ^ M ) < ( 2 ^ S ) ) )
75	74	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( M < S <-> ( 2 ^ M ) < ( 2 ^ S ) ) )
76	72, 75	mpbird 167	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> M < S )
77	49, 52, 53, 55, 76	lelttrd 8304	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> 0 < S )
78		elnnz 9489	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( S e. NN <-> ( S e. ZZ /\ 0 < S ) )
79	48, 77, 78	sylanbrc 417	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> S e. NN )
80		nnm1nn0 9443	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( S e. NN -> ( S - 1 ) e. NN0 )
81	79, 80	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( S - 1 ) e. NN0 )
82	12, 81	nnexpcld 10958	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 2 ^ ( S - 1 ) ) e. NN )
83	82	nncnd 9157	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 2 ^ ( S - 1 ) ) e. CC )
84	83	mullidd 8197	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 1 x. ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) = ( 2 ^ ( S - 1 ) ) )
85	82	nnred 9156	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 2 ^ ( S - 1 ) ) e. RR )
86	53	ltm1d 9112	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( S - 1 ) < S )
87		peano2zm 9517	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( S e. ZZ -> ( S - 1 ) e. ZZ )
88	47, 87	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> ( S - 1 ) e. ZZ )
89		zltnle 9525	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( ( S - 1 ) e. ZZ /\ S e. ZZ ) -> ( ( S - 1 ) < S <-> -. S <_ ( S - 1 ) ) )
90	88, 47, 89	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> ( ( S - 1 ) < S <-> -. S <_ ( S - 1 ) ) )
91	90	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( ( S - 1 ) < S <-> -. S <_ ( S - 1 ) ) )
92	86, 91	mpbid 147	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> -. S <_ ( S - 1 ) )
93		oveq2 6026	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( m = ( S - 1 ) -> ( 2 ^ m ) = ( 2 ^ ( S - 1 ) ) )
94	93	breq2d 4100	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( m = ( S - 1 ) -> ( N < ( 2 ^ m ) <-> N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) )
95	94, 68	elrab2 2965	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( S - 1 ) e. { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } <-> ( ( S - 1 ) e. NN0 /\ N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) )
96		0zd 9491	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) /\ ( ( S - 1 ) e. NN0 /\ N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) -> 0 e. ZZ )
97	26	cbvrabv 2801	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- { n e. ( ZZ>= ` 0 ) | N < ( 2 ^ n ) } = { u e. ( ZZ>= ` 0 ) | N < ( 2 ^ u ) }
98	30, 97	eqtri 2252	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } = { u e. ( ZZ>= ` 0 ) | N < ( 2 ^ u ) }
99		simpr 110	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) /\ ( ( S - 1 ) e. NN0 /\ N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) -> ( ( S - 1 ) e. NN0 /\ N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) )
100	99, 95	sylibr 134	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) /\ ( ( S - 1 ) e. NN0 /\ N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) -> ( S - 1 ) e. { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } )
101	34	ad3antrrr 492	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) /\ ( ( S - 1 ) e. NN0 /\ N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) /\ u e. ( 0 ... ( S - 1 ) ) ) -> N e. ZZ )
102		elfznn0 10349	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( u e. ( 0 ... ( S - 1 ) ) -> u e. NN0 )
103	102	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( ( ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) /\ ( ( S - 1 ) e. NN0 /\ N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) /\ u e. ( 0 ... ( S - 1 ) ) ) -> u e. NN0 )
104		zexpcl 10817	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( ( 2 e. ZZ /\ u e. NN0 ) -> ( 2 ^ u ) e. ZZ )
105	36, 103, 104	sylancr 414	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) /\ ( ( S - 1 ) e. NN0 /\ N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) /\ u e. ( 0 ... ( S - 1 ) ) ) -> ( 2 ^ u ) e. ZZ )
106		zdclt 9557	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( N e. ZZ /\ ( 2 ^ u ) e. ZZ ) -> DECID N < ( 2 ^ u ) )
107	101, 105, 106	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) /\ ( ( S - 1 ) e. NN0 /\ N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) /\ u e. ( 0 ... ( S - 1 ) ) ) -> DECID N < ( 2 ^ u ) )
108	96, 98, 100, 107	infssuzledc 10495	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) /\ ( ( S - 1 ) e. NN0 /\ N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) -> inf ( { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } , RR , < ) <_ ( S - 1 ) )
109	95, 108	sylan2b 287	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) /\ ( S - 1 ) e. { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } ) -> inf ( { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } , RR , < ) <_ ( S - 1 ) )
110	14, 109	eqbrtrid 4123	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) /\ ( S - 1 ) e. { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } ) -> S <_ ( S - 1 ) )
111	110	ex 115	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( ( S - 1 ) e. { n e. NN0 | N < ( 2 ^ n ) } -> S <_ ( S - 1 ) ) )
112	95, 111	biimtrrid 153	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( ( ( S - 1 ) e. NN0 /\ N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) -> S <_ ( S - 1 ) ) )
113	81, 112	mpand 429	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) -> S <_ ( S - 1 ) ) )
114	92, 113	mtod 669	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> -. N < ( 2 ^ ( S - 1 ) ) )
115	85, 58, 114	nltled 8300	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 2 ^ ( S - 1 ) ) <_ N )
116	84, 115	eqbrtrd 4110	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 1 x. ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) <_ N )
117		1red 8194	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> 1 e. RR )
118		2rp 9893	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- 2 e. RR+
119	118	a1i 9	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> 2 e. RR+ )
120		1zzd 9506	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> 1 e. ZZ )
121	48, 120	zsubcld 9607	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( S - 1 ) e. ZZ )
122	119, 121	rpexpcld 10960	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 2 ^ ( S - 1 ) ) e. RR+ )
123	117, 58, 122	lemuldivd 9981	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( ( 1 x. ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) <_ N <-> 1 <_ ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) )
124	116, 123	mpbid 147	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> 1 <_ ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) )
125		2cn 9214	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- 2 e. CC
126		expm1t 10830	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( 2 e. CC /\ S e. NN ) -> ( 2 ^ S ) = ( ( 2 ^ ( S - 1 ) ) x. 2 ) )
127	125, 79, 126	sylancr 414	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 2 ^ S ) = ( ( 2 ^ ( S - 1 ) ) x. 2 ) )
128	71, 127	breqtrd 4114	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> N < ( ( 2 ^ ( S - 1 ) ) x. 2 ) )
129	58, 56, 122	ltdivmuld 9983	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) < 2 <-> N < ( ( 2 ^ ( S - 1 ) ) x. 2 ) ) )
130	128, 129	mpbird 167	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) < 2 )
131		df-2 9202	. . . . . . . . . . . 12 |- 2 = ( 1 + 1 )
132	130, 131	breqtrdi 4129	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) < ( 1 + 1 ) )
133		nnexpcl 10815	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( 2 e. NN /\ ( S - 1 ) e. NN0 ) -> ( 2 ^ ( S - 1 ) ) e. NN )
134	4, 81, 133	sylancr 414	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 2 ^ ( S - 1 ) ) e. NN )
135		znq 9858	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( N e. ZZ /\ ( 2 ^ ( S - 1 ) ) e. NN ) -> ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) e. QQ )
136	34, 134, 135	syl2an2r 599	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) e. QQ )
137		flqbi 10551	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) e. QQ /\ 1 e. ZZ ) -> ( ( |_ ` ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) = 1 <-> ( 1 <_ ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) /\ ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) < ( 1 + 1 ) ) ) )
138	136, 120, 137	syl2anc 411	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( ( |_ ` ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) = 1 <-> ( 1 <_ ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) /\ ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) < ( 1 + 1 ) ) ) )
139	124, 132, 138	mpbir2and 952	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( |_ ` ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) = 1 )
140	139	breq2d 4100	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( 2 || ( |_ ` ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) <-> 2 || 1 ) )
141	11, 140	mtbiri 681	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> -. 2 || ( |_ ` ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) )
142		bitsval2 12510	. . . . . . . . 9 |- ( ( N e. ZZ /\ ( S - 1 ) e. NN0 ) -> ( ( S - 1 ) e. (bits ` N ) <-> -. 2 || ( |_ ` ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) ) )
143	34, 81, 142	syl2an2r 599	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( ( S - 1 ) e. (bits ` N ) <-> -. 2 || ( |_ ` ( N / ( 2 ^ ( S - 1 ) ) ) ) ) )
144	141, 143	mpbird 167	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( S - 1 ) e. (bits ` N ) )
145	10, 144	sseldd 3228	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( S - 1 ) e. ( 0..^ M ) )
146		elfzolt2 10392	. . . . . 6 |- ( ( S - 1 ) e. ( 0..^ M ) -> ( S - 1 ) < M )
147	145, 146	syl 14	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( S - 1 ) < M )
148		zlem1lt 9536	. . . . . 6 |- ( ( S e. ZZ /\ M e. ZZ ) -> ( S <_ M <-> ( S - 1 ) < M ) )
149	47, 51, 148	syl2an2r 599	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( S <_ M <-> ( S - 1 ) < M ) )
150	147, 149	mpbird 167	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> S <_ M )
151		zltnle 9525	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ S e. ZZ ) -> ( M < S <-> -. S <_ M ) )
152	50, 48, 151	syl2an2r 599	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> ( M < S <-> -. S <_ M ) )
153	76, 152	mpbid 147	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( 2 ^ M ) <_ N ) -> -. S <_ M )
154	150, 153	pm2.65da 667	. . 3 |- ( ph -> -. ( 2 ^ M ) <_ N )
155		zltnle 9525	. . . 4 |- ( ( N e. ZZ /\ ( 2 ^ M ) e. ZZ ) -> ( N < ( 2 ^ M ) <-> -. ( 2 ^ M ) <_ N ) )
156	34, 8, 155	syl2anc 411	. . 3 |- ( ph -> ( N < ( 2 ^ M ) <-> -. ( 2 ^ M ) <_ N ) )
157	154, 156	mpbird 167	. 2 |- ( ph -> N < ( 2 ^ M ) )
158		elfzo2 10385	. 2 |- ( N e. ( 0..^ ( 2 ^ M ) ) <-> ( N e. ( ZZ>= ` 0 ) /\ ( 2 ^ M ) e. ZZ /\ N < ( 2 ^ M ) ) )
159	3, 8, 157, 158	syl3anbrc 1207	1 |- ( ph -> N e. ( 0..^ ( 2 ^ M ) ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105  DECID wdc 841   = wceq 1397   e. wcel 2202   E.wrex 2511   {crab 2514   C_ wss 3200   class class class wbr 4088   ` cfv 5326  (class class class)co 6018  infcinf 7182   CCcc 8030   RRcr 8031   0cc0 8032   1c1 8033   + caddc 8035   x. cmul 8037   < clt 8214   <_ cle 8215   - cmin 8350   / cdiv 8852   NNcn 9143   2c2 9194   NN0cn0 9402   ZZcz 9479   ZZ>=cuz 9755   QQcq 9853   RR+crp 9888   ...cfz 10243  ..^cfzo 10377   |_cfl 10529   ^cexp 10801   || cdvds 12353  bitscbits 12506

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

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  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-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-1st 6303  df-2nd 6304  df-recs 6471  df-frec 6557  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-n0 9403  df-z 9480  df-uz 9756  df-q 9854  df-rp 9889  df-fz 10244  df-fzo 10378  df-fl 10531  df-seqfrec 10711  df-exp 10802  df-dvds 12354  df-bits 12507

This theorem is referenced by:  bitsfzo  12521