Theorem expcllem 10517

Description: Lemma for proving nonnegative integer exponentiation closure laws. (Contributed by NM, 14-Dec-2005.)

Hypotheses

Ref	Expression
expcllem.1	|- F C_ CC
expcllem.2	|- ( ( x e. F /\ y e. F ) -> ( x x. y ) e. F )
expcllem.3	|- 1 e. F

Assertion

Ref	Expression
expcllem	|- ( ( A e. F /\ B e. NN0 ) -> ( A ^ B ) e. F )

Distinct variable groups:   x, y, A   x, B   x, F, y

Allowed substitution hint:   B( y)

Proof of Theorem expcllem

Dummy variables z w are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elnn0 9167	. 2 |- ( B e. NN0 <-> ( B e. NN \/ B = 0 ) )
2		oveq2 5877	. . . . . . 7 |- ( z = 1 -> ( A ^ z ) = ( A ^ 1 ) )
3	2	eleq1d 2246	. . . . . 6 |- ( z = 1 -> ( ( A ^ z ) e. F <-> ( A ^ 1 ) e. F ) )
4	3	imbi2d 230	. . . . 5 |- ( z = 1 -> ( ( A e. F -> ( A ^ z ) e. F ) <-> ( A e. F -> ( A ^ 1 ) e. F ) ) )
5		oveq2 5877	. . . . . . 7 |- ( z = w -> ( A ^ z ) = ( A ^ w ) )
6	5	eleq1d 2246	. . . . . 6 |- ( z = w -> ( ( A ^ z ) e. F <-> ( A ^ w ) e. F ) )
7	6	imbi2d 230	. . . . 5 |- ( z = w -> ( ( A e. F -> ( A ^ z ) e. F ) <-> ( A e. F -> ( A ^ w ) e. F ) ) )
8		oveq2 5877	. . . . . . 7 |- ( z = ( w + 1 ) -> ( A ^ z ) = ( A ^ ( w + 1 ) ) )
9	8	eleq1d 2246	. . . . . 6 |- ( z = ( w + 1 ) -> ( ( A ^ z ) e. F <-> ( A ^ ( w + 1 ) ) e. F ) )
10	9	imbi2d 230	. . . . 5 |- ( z = ( w + 1 ) -> ( ( A e. F -> ( A ^ z ) e. F ) <-> ( A e. F -> ( A ^ ( w + 1 ) ) e. F ) ) )
11		oveq2 5877	. . . . . . 7 |- ( z = B -> ( A ^ z ) = ( A ^ B ) )
12	11	eleq1d 2246	. . . . . 6 |- ( z = B -> ( ( A ^ z ) e. F <-> ( A ^ B ) e. F ) )
13	12	imbi2d 230	. . . . 5 |- ( z = B -> ( ( A e. F -> ( A ^ z ) e. F ) <-> ( A e. F -> ( A ^ B ) e. F ) ) )
14		expcllem.1	. . . . . . . . 9 |- F C_ CC
15	14	sseli 3151	. . . . . . . 8 |- ( A e. F -> A e. CC )
16		exp1 10512	. . . . . . . 8 |- ( A e. CC -> ( A ^ 1 ) = A )
17	15, 16	syl 14	. . . . . . 7 |- ( A e. F -> ( A ^ 1 ) = A )
18	17	eleq1d 2246	. . . . . 6 |- ( A e. F -> ( ( A ^ 1 ) e. F <-> A e. F ) )
19	18	ibir 177	. . . . 5 |- ( A e. F -> ( A ^ 1 ) e. F )
20		expcllem.2	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( x e. F /\ y e. F ) -> ( x x. y ) e. F )
21	20	caovcl 6023	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( A ^ w ) e. F /\ A e. F ) -> ( ( A ^ w ) x. A ) e. F )
22	21	ancoms 268	. . . . . . . . . 10 |- ( ( A e. F /\ ( A ^ w ) e. F ) -> ( ( A ^ w ) x. A ) e. F )
23	22	adantlr 477	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A e. F /\ w e. NN ) /\ ( A ^ w ) e. F ) -> ( ( A ^ w ) x. A ) e. F )
24		nnnn0 9172	. . . . . . . . . . . 12 |- ( w e. NN -> w e. NN0 )
25		expp1 10513	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( A e. CC /\ w e. NN0 ) -> ( A ^ ( w + 1 ) ) = ( ( A ^ w ) x. A ) )
26	15, 24, 25	syl2an 289	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( A e. F /\ w e. NN ) -> ( A ^ ( w + 1 ) ) = ( ( A ^ w ) x. A ) )
27	26	eleq1d 2246	. . . . . . . . . 10 |- ( ( A e. F /\ w e. NN ) -> ( ( A ^ ( w + 1 ) ) e. F <-> ( ( A ^ w ) x. A ) e. F ) )
28	27	adantr 276	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A e. F /\ w e. NN ) /\ ( A ^ w ) e. F ) -> ( ( A ^ ( w + 1 ) ) e. F <-> ( ( A ^ w ) x. A ) e. F ) )
29	23, 28	mpbird 167	. . . . . . . 8 |- ( ( ( A e. F /\ w e. NN ) /\ ( A ^ w ) e. F ) -> ( A ^ ( w + 1 ) ) e. F )
30	29	exp31 364	. . . . . . 7 |- ( A e. F -> ( w e. NN -> ( ( A ^ w ) e. F -> ( A ^ ( w + 1 ) ) e. F ) ) )
31	30	com12 30	. . . . . 6 |- ( w e. NN -> ( A e. F -> ( ( A ^ w ) e. F -> ( A ^ ( w + 1 ) ) e. F ) ) )
32	31	a2d 26	. . . . 5 |- ( w e. NN -> ( ( A e. F -> ( A ^ w ) e. F ) -> ( A e. F -> ( A ^ ( w + 1 ) ) e. F ) ) )
33	4, 7, 10, 13, 19, 32	nnind 8924	. . . 4 |- ( B e. NN -> ( A e. F -> ( A ^ B ) e. F ) )
34	33	impcom 125	. . 3 |- ( ( A e. F /\ B e. NN ) -> ( A ^ B ) e. F )
35		oveq2 5877	. . . . 5 |- ( B = 0 -> ( A ^ B ) = ( A ^ 0 ) )
36		exp0 10510	. . . . . 6 |- ( A e. CC -> ( A ^ 0 ) = 1 )
37	15, 36	syl 14	. . . . 5 |- ( A e. F -> ( A ^ 0 ) = 1 )
38	35, 37	sylan9eqr 2232	. . . 4 |- ( ( A e. F /\ B = 0 ) -> ( A ^ B ) = 1 )
39		expcllem.3	. . . 4 |- 1 e. F
40	38, 39	eqeltrdi 2268	. . 3 |- ( ( A e. F /\ B = 0 ) -> ( A ^ B ) e. F )
41	34, 40	jaodan 797	. 2 |- ( ( A e. F /\ ( B e. NN \/ B = 0 ) ) -> ( A ^ B ) e. F )
42	1, 41	sylan2b 287	1 |- ( ( A e. F /\ B e. NN0 ) -> ( A ^ B ) e. F )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   \/ wo 708   = wceq 1353   e. wcel 2148   C_ wss 3129  (class class class)co 5869   CCcc 7800   0cc0 7802   1c1 7803   + caddc 7805   x. cmul 7807   NNcn 8908   NN0cn0 9165   ^cexp 10505

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 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4115  ax-sep 4118  ax-nul 4126  ax-pow 4171  ax-pr 4206  ax-un 4430  ax-setind 4533  ax-iinf 4584  ax-cnex 7893  ax-resscn 7894  ax-1cn 7895  ax-1re 7896  ax-icn 7897  ax-addcl 7898  ax-addrcl 7899  ax-mulcl 7900  ax-mulrcl 7901  ax-addcom 7902  ax-mulcom 7903  ax-addass 7904  ax-mulass 7905  ax-distr 7906  ax-i2m1 7907  ax-0lt1 7908  ax-1rid 7909  ax-0id 7910  ax-rnegex 7911  ax-precex 7912  ax-cnre 7913  ax-pre-ltirr 7914  ax-pre-ltwlin 7915  ax-pre-lttrn 7916  ax-pre-apti 7917  ax-pre-ltadd 7918  ax-pre-mulgt0 7919  ax-pre-mulext 7920

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 835  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2739  df-sbc 2963  df-csb 3058  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-nul 3423  df-if 3535  df-pw 3576  df-sn 3597  df-pr 3598  df-op 3600  df-uni 3808  df-int 3843  df-iun 3886  df-br 4001  df-opab 4062  df-mpt 4063  df-tr 4099  df-id 4290  df-po 4293  df-iso 4294  df-iord 4363  df-on 4365  df-ilim 4366  df-suc 4368  df-iom 4587  df-xp 4629  df-rel 4630  df-cnv 4631  df-co 4632  df-dm 4633  df-rn 4634  df-res 4635  df-ima 4636  df-iota 5174  df-fun 5214  df-fn 5215  df-f 5216  df-f1 5217  df-fo 5218  df-f1o 5219  df-fv 5220  df-riota 5825  df-ov 5872  df-oprab 5873  df-mpo 5874  df-1st 6135  df-2nd 6136  df-recs 6300  df-frec 6386  df-pnf 7984  df-mnf 7985  df-xr 7986  df-ltxr 7987  df-le 7988  df-sub 8120  df-neg 8121  df-reap 8522  df-ap 8529  df-div 8619  df-inn 8909  df-n0 9166  df-z 9243  df-uz 9518  df-seqfrec 10432  df-exp 10506

This theorem is referenced by:  expcl2lemap  10518  nnexpcl  10519  nn0expcl  10520  zexpcl  10521  qexpcl  10522  reexpcl  10523  expcl  10524  expge0  10542  expge1  10543  lgsfcl2  14074