Theorem bitsp1 12505

Description: The M + 1-th bit of N is the M-th bit of |_ ( N / 2 ). (Contributed by Mario Carneiro, 5-Sep-2016.)

Assertion

Ref	Expression
bitsp1	|- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( ( M + 1 ) e. (bits ` N ) <-> M e. (bits ` ( |_ ` ( N / 2 ) ) ) ) )

Proof of Theorem bitsp1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		2nn 9298	. . . . . . . . . . . 12 |- 2 e. NN
2	1	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> 2 e. NN )
3	2	nncnd 9150	. . . . . . . . . 10 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> 2 e. CC )
4		simpr 110	. . . . . . . . . 10 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> M e. NN0 )
5	3, 4	expp1d 10929	. . . . . . . . 9 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( 2 ^ ( M + 1 ) ) = ( ( 2 ^ M ) x. 2 ) )
6	2, 4	nnexpcld 10950	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( 2 ^ M ) e. NN )
7	6	nncnd 9150	. . . . . . . . . 10 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( 2 ^ M ) e. CC )
8	7, 3	mulcomd 8194	. . . . . . . . 9 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( ( 2 ^ M ) x. 2 ) = ( 2 x. ( 2 ^ M ) ) )
9	5, 8	eqtrd 2262	. . . . . . . 8 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( 2 ^ ( M + 1 ) ) = ( 2 x. ( 2 ^ M ) ) )
10	9	oveq2d 6029	. . . . . . 7 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( N / ( 2 ^ ( M + 1 ) ) ) = ( N / ( 2 x. ( 2 ^ M ) ) ) )
11		simpl 109	. . . . . . . . 9 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> N e. ZZ )
12	11	zcnd 9596	. . . . . . . 8 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> N e. CC )
13	2	nnap0d 9182	. . . . . . . 8 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> 2 # 0 )
14	6	nnap0d 9182	. . . . . . . 8 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( 2 ^ M ) # 0 )
15	12, 3, 7, 13, 14	divdivap1d 8995	. . . . . . 7 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( ( N / 2 ) / ( 2 ^ M ) ) = ( N / ( 2 x. ( 2 ^ M ) ) ) )
16	10, 15	eqtr4d 2265	. . . . . 6 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( N / ( 2 ^ ( M + 1 ) ) ) = ( ( N / 2 ) / ( 2 ^ M ) ) )
17	16	fveq2d 5639	. . . . 5 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( |_ ` ( N / ( 2 ^ ( M + 1 ) ) ) ) = ( |_ ` ( ( N / 2 ) / ( 2 ^ M ) ) ) )
18		znq 9851	. . . . . . 7 |- ( ( N e. ZZ /\ 2 e. NN ) -> ( N / 2 ) e. QQ )
19	2, 18	syldan 282	. . . . . 6 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( N / 2 ) e. QQ )
20		flqdiv 10576	. . . . . 6 |- ( ( ( N / 2 ) e. QQ /\ ( 2 ^ M ) e. NN ) -> ( |_ ` ( ( |_ ` ( N / 2 ) ) / ( 2 ^ M ) ) ) = ( |_ ` ( ( N / 2 ) / ( 2 ^ M ) ) ) )
21	19, 6, 20	syl2anc 411	. . . . 5 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( |_ ` ( ( |_ ` ( N / 2 ) ) / ( 2 ^ M ) ) ) = ( |_ ` ( ( N / 2 ) / ( 2 ^ M ) ) ) )
22	17, 21	eqtr4d 2265	. . . 4 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( |_ ` ( N / ( 2 ^ ( M + 1 ) ) ) ) = ( |_ ` ( ( |_ ` ( N / 2 ) ) / ( 2 ^ M ) ) ) )
23	22	breq2d 4098	. . 3 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( 2 || ( |_ ` ( N / ( 2 ^ ( M + 1 ) ) ) ) <-> 2 || ( |_ ` ( ( |_ ` ( N / 2 ) ) / ( 2 ^ M ) ) ) ) )
24	23	notbid 671	. 2 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( -. 2 || ( |_ ` ( N / ( 2 ^ ( M + 1 ) ) ) ) <-> -. 2 || ( |_ ` ( ( |_ ` ( N / 2 ) ) / ( 2 ^ M ) ) ) ) )
25		peano2nn0 9435	. . 3 |- ( M e. NN0 -> ( M + 1 ) e. NN0 )
26		bitsval2 12498	. . 3 |- ( ( N e. ZZ /\ ( M + 1 ) e. NN0 ) -> ( ( M + 1 ) e. (bits ` N ) <-> -. 2 || ( |_ ` ( N / ( 2 ^ ( M + 1 ) ) ) ) ) )
27	25, 26	sylan2 286	. 2 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( ( M + 1 ) e. (bits ` N ) <-> -. 2 || ( |_ ` ( N / ( 2 ^ ( M + 1 ) ) ) ) ) )
28	19	flqcld 10530	. . 3 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( |_ ` ( N / 2 ) ) e. ZZ )
29		bitsval2 12498	. . 3 |- ( ( ( |_ ` ( N / 2 ) ) e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( M e. (bits ` ( |_ ` ( N / 2 ) ) ) <-> -. 2 || ( |_ ` ( ( |_ ` ( N / 2 ) ) / ( 2 ^ M ) ) ) ) )
30	28, 29	sylancom 420	. 2 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( M e. (bits ` ( |_ ` ( N / 2 ) ) ) <-> -. 2 || ( |_ ` ( ( |_ ` ( N / 2 ) ) / ( 2 ^ M ) ) ) ) )
31	24, 27, 30	3bitr4d 220	1 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. NN0 ) -> ( ( M + 1 ) e. (bits ` N ) <-> M e. (bits ` ( |_ ` ( N / 2 ) ) ) ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   = wceq 1395   e. wcel 2200   class class class wbr 4086   ` cfv 5324  (class class class)co 6013   1c1 8026   + caddc 8028   x. cmul 8030   / cdiv 8845   NNcn 9136   2c2 9187   NN0cn0 9395   ZZcz 9472   QQcq 9846   |_cfl 10521   ^cexp 10793   || cdvds 12341  bitscbits 12494

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 617  ax-in2 618  ax-io 714  ax-5 1493  ax-7 1494  ax-gen 1495  ax-ie1 1539  ax-ie2 1540  ax-8 1550  ax-10 1551  ax-11 1552  ax-i12 1553  ax-bndl 1555  ax-4 1556  ax-17 1572  ax-i9 1576  ax-ial 1580  ax-i5r 1581  ax-13 2202  ax-14 2203  ax-ext 2211  ax-coll 4202  ax-sep 4205  ax-nul 4213  ax-pow 4262  ax-pr 4297  ax-un 4528  ax-setind 4633  ax-iinf 4684  ax-cnex 8116  ax-resscn 8117  ax-1cn 8118  ax-1re 8119  ax-icn 8120  ax-addcl 8121  ax-addrcl 8122  ax-mulcl 8123  ax-mulrcl 8124  ax-addcom 8125  ax-mulcom 8126  ax-addass 8127  ax-mulass 8128  ax-distr 8129  ax-i2m1 8130  ax-0lt1 8131  ax-1rid 8132  ax-0id 8133  ax-rnegex 8134  ax-precex 8135  ax-cnre 8136  ax-pre-ltirr 8137  ax-pre-ltwlin 8138  ax-pre-lttrn 8139  ax-pre-apti 8140  ax-pre-ltadd 8141  ax-pre-mulgt0 8142  ax-pre-mulext 8143  ax-arch 8144

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 840  df-3or 1003  df-3an 1004  df-tru 1398  df-fal 1401  df-nf 1507  df-sb 1809  df-eu 2080  df-mo 2081  df-clab 2216  df-cleq 2222  df-clel 2225  df-nfc 2361  df-ne 2401  df-nel 2496  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rmo 2516  df-rab 2517  df-v 2802  df-sbc 3030  df-csb 3126  df-dif 3200  df-un 3202  df-in 3204  df-ss 3211  df-nul 3493  df-if 3604  df-pw 3652  df-sn 3673  df-pr 3674  df-op 3676  df-uni 3892  df-int 3927  df-iun 3970  df-br 4087  df-opab 4149  df-mpt 4150  df-tr 4186  df-id 4388  df-po 4391  df-iso 4392  df-iord 4461  df-on 4463  df-ilim 4464  df-suc 4466  df-iom 4687  df-xp 4729  df-rel 4730  df-cnv 4731  df-co 4732  df-dm 4733  df-rn 4734  df-res 4735  df-ima 4736  df-iota 5284  df-fun 5326  df-fn 5327  df-f 5328  df-f1 5329  df-fo 5330  df-f1o 5331  df-fv 5332  df-riota 5966  df-ov 6016  df-oprab 6017  df-mpo 6018  df-1st 6298  df-2nd 6299  df-recs 6466  df-frec 6552  df-pnf 8209  df-mnf 8210  df-xr 8211  df-ltxr 8212  df-le 8213  df-sub 8345  df-neg 8346  df-reap 8748  df-ap 8755  df-div 8846  df-inn 9137  df-2 9195  df-n0 9396  df-z 9473  df-uz 9749  df-q 9847  df-rp 9882  df-fl 10523  df-seqfrec 10703  df-exp 10794  df-bits 12495

This theorem is referenced by:  bitsp1e  12506  bitsp1o  12507