Theorem expcan 10808

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 10807	. . . 4 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> ( ( A ^ M ) <_ ( A ^ N ) -> M <_ N ) )
6	1, 3, 2, 4	expcanlem 10807	. . . 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 8027	. . . . . . 7 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> 0 e. RR )
9		1red 8041	. . . . . . 7 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> 1 e. RR )
10		0lt1 8153	. . . . . . . 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 8152	. . . . . 6 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> 0 < A )
13	1, 12	gt0ap0d 8656	. . . . 5 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> A # 0 )
14	1, 13, 2	reexpclzapd 10790	. . . 4 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> ( A ^ M ) e. RR )
15	1, 13, 3	reexpclzapd 10790	. . . 4 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> ( A ^ N ) e. RR )
16	14, 15	letri3d 8142	. . 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 9448	. . . 4 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> M e. RR )
18	3	zred 9448	. . . 4 |- ( ( ( A e. RR /\ M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ 1 < A ) -> N e. RR )
19	17, 18	letri3d 8142	. . 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 5930	. 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 2167   class class class wbr 4033  (class class class)co 5922   RRcr 7878   0cc0 7879   1c1 7880   < clt 8061   <_ cle 8062   ZZcz 9326   ^cexp 10630

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 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4148  ax-sep 4151  ax-nul 4159  ax-pow 4207  ax-pr 4242  ax-un 4468  ax-setind 4573  ax-iinf 4624  ax-cnex 7970  ax-resscn 7971  ax-1cn 7972  ax-1re 7973  ax-icn 7974  ax-addcl 7975  ax-addrcl 7976  ax-mulcl 7977  ax-mulrcl 7978  ax-addcom 7979  ax-mulcom 7980  ax-addass 7981  ax-mulass 7982  ax-distr 7983  ax-i2m1 7984  ax-0lt1 7985  ax-1rid 7986  ax-0id 7987  ax-rnegex 7988  ax-precex 7989  ax-cnre 7990  ax-pre-ltirr 7991  ax-pre-ltwlin 7992  ax-pre-lttrn 7993  ax-pre-apti 7994  ax-pre-ltadd 7995  ax-pre-mulgt0 7996  ax-pre-mulext 7997

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 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-nel 2463  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rmo 2483  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3451  df-if 3562  df-pw 3607  df-sn 3628  df-pr 3629  df-op 3631  df-uni 3840  df-int 3875  df-iun 3918  df-br 4034  df-opab 4095  df-mpt 4096  df-tr 4132  df-id 4328  df-po 4331  df-iso 4332  df-iord 4401  df-on 4403  df-ilim 4404  df-suc 4406  df-iom 4627  df-xp 4669  df-rel 4670  df-cnv 4671  df-co 4672  df-dm 4673  df-rn 4674  df-res 4675  df-ima 4676  df-iota 5219  df-fun 5260  df-fn 5261  df-f 5262  df-f1 5263  df-fo 5264  df-f1o 5265  df-fv 5266  df-riota 5877  df-ov 5925  df-oprab 5926  df-mpo 5927  df-1st 6198  df-2nd 6199  df-recs 6363  df-frec 6449  df-pnf 8063  df-mnf 8064  df-xr 8065  df-ltxr 8066  df-le 8067  df-sub 8199  df-neg 8200  df-reap 8602  df-ap 8609  df-div 8700  df-inn 8991  df-n0 9250  df-z 9327  df-uz 9602  df-rp 9729  df-seqfrec 10540  df-exp 10631

This theorem is referenced by:  expcand  10809