Theorem expcan 10787

Description: Cancellation law for exponentiation. (Contributed by NM, 2-Aug-2006.) (Revised by Mario Carneiro, 4-Jun-2014.)

Assertion

Ref	Expression
expcan	|- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> ( ( A ^ M ) = ( A ^ N ) <-> M = N ) )

Proof of Theorem expcan

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl1 1002	. . . . 5 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> A e. RR )
2		simpl2 1003	. . . . 5 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> M e. ZZ )
3		simpl3 1004	. . . . 5 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> N e. ZZ )
4		simpr 110	. . . . 5 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> 1 < A )
5	1, 2, 3, 4	expcanlem 10786	. . . 4 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> ( ( A ^ M ) <_ ( A ^ N ) -> M <_ N ) )
6	1, 3, 2, 4	expcanlem 10786	. . . 4 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> ( ( A ^ N ) <_ ( A ^ M ) -> N <_ M ) )
7	5, 6	anim12d 335	. . 3 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> ( ( ( A ^ M ) <_ ( A ^ N ) /\ ( A ^ N ) <_ ( A ^ M ) ) -> ( M <_ N /\ N <_ M ) ) )
8		0red 8020	. . . . . . 7 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> 0 e. RR )
9		1red 8034	. . . . . . 7 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> 1 e. RR )
10		0lt1 8146	. . . . . . . 8 |- 0 < 1
11	10	a1i 9	. . . . . . 7 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> 0 < 1 )
12	8, 9, 1, 11, 4	lttrd 8145	. . . . . 6 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> 0 < A )
13	1, 12	gt0ap0d 8648	. . . . 5 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> A # 0 )
14	1, 13, 2	reexpclzapd 10769	. . . 4 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> ( A ^ M ) e. RR )
15	1, 13, 3	reexpclzapd 10769	. . . 4 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> ( A ^ N ) e. RR )
16	14, 15	letri3d 8135	. . 3 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> ( ( A ^ M ) = ( A ^ N ) <-> ( ( A ^ M ) <_ ( A ^ N ) /\ ( A ^ N ) <_ ( A ^ M ) ) ) )
17	2	zred 9439	. . . 4 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> M e. RR )
18	3	zred 9439	. . . 4 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> N e. RR )
19	17, 18	letri3d 8135	. . 3 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> ( M = N <-> ( M <_ N /\ N <_ M ) ) )
20	7, 16, 19	3imtr4d 203	. 2 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> ( ( A ^ M ) = ( A ^ N ) -> M = N ) )
21		oveq2 5926	. 2 |- ( M = N -> ( A ^ M ) = ( A ^ N ) )
22	20, 21	impbid1 142	1 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> ( ( A ^ M ) = ( A ^ N ) <-> M = N ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   /\ w3a 980   = wceq 1364   e. wcel 2164   class class class wbr 4029  (class class class)co 5918   RRcr 7871   0cc0 7872   1c1 7873   < clt 8054   <_ cle 8055   ZZcz 9317   ^cexp 10609

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 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4144  ax-sep 4147  ax-nul 4155  ax-pow 4203  ax-pr 4238  ax-un 4464  ax-setind 4569  ax-iinf 4620  ax-cnex 7963  ax-resscn 7964  ax-1cn 7965  ax-1re 7966  ax-icn 7967  ax-addcl 7968  ax-addrcl 7969  ax-mulcl 7970  ax-mulrcl 7971  ax-addcom 7972  ax-mulcom 7973  ax-addass 7974  ax-mulass 7975  ax-distr 7976  ax-i2m1 7977  ax-0lt1 7978  ax-1rid 7979  ax-0id 7980  ax-rnegex 7981  ax-precex 7982  ax-cnre 7983  ax-pre-ltirr 7984  ax-pre-ltwlin 7985  ax-pre-lttrn 7986  ax-pre-apti 7987  ax-pre-ltadd 7988  ax-pre-mulgt0 7989  ax-pre-mulext 7990

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rmo 2480  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2986  df-csb 3081  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-nul 3447  df-if 3558  df-pw 3603  df-sn 3624  df-pr 3625  df-op 3627  df-uni 3836  df-int 3871  df-iun 3914  df-br 4030  df-opab 4091  df-mpt 4092  df-tr 4128  df-id 4324  df-po 4327  df-iso 4328  df-iord 4397  df-on 4399  df-ilim 4400  df-suc 4402  df-iom 4623  df-xp 4665  df-rel 4666  df-cnv 4667  df-co 4668  df-dm 4669  df-rn 4670  df-res 4671  df-ima 4672  df-iota 5215  df-fun 5256  df-fn 5257  df-f 5258  df-f1 5259  df-fo 5260  df-f1o 5261  df-fv 5262  df-riota 5873  df-ov 5921  df-oprab 5922  df-mpo 5923  df-1st 6193  df-2nd 6194  df-recs 6358  df-frec 6444  df-pnf 8056  df-mnf 8057  df-xr 8058  df-ltxr 8059  df-le 8060  df-sub 8192  df-neg 8193  df-reap 8594  df-ap 8601  df-div 8692  df-inn 8983  df-n0 9241  df-z 9318  df-uz 9593  df-rp 9720  df-seqfrec 10519  df-exp 10610

This theorem is referenced by:  expcand  10788