Theorem pw2dvds 12361

Description: A natural number has a highest power of two which divides it. (Contributed by Jim Kingdon, 14-Nov-2021.)

Assertion

Ref	Expression
pw2dvds	|- ( N e. NN -> E. m e. NN0 ( ( 2 ^ m ) || N /\ -. ( 2 ^ ( m + 1 ) ) || N ) )

Distinct variable group:   m, N

Proof of Theorem pw2dvds

Step	Hyp	Ref	Expression
1		id 19	. 2 |- ( N e. NN -> N e. NN )
2		2nn 9171	. . . 4 |- 2 e. NN
3		nnnn0 9275	. . . 4 |- ( N e. NN -> N e. NN0 )
4		nnexpcl 10663	. . . 4 |- ( ( 2 e. NN /\ N e. NN0 ) -> ( 2 ^ N ) e. NN )
5	2, 3, 4	sylancr 414	. . 3 |- ( N e. NN -> ( 2 ^ N ) e. NN )
6		1zzd 9372	. . . 4 |- ( N e. NN -> 1 e. ZZ )
7		2z 9373	. . . . . 6 |- 2 e. ZZ
8		zexpcl 10665	. . . . . 6 |- ( ( 2 e. ZZ /\ N e. NN0 ) -> ( 2 ^ N ) e. ZZ )
9	7, 3, 8	sylancr 414	. . . . 5 |- ( N e. NN -> ( 2 ^ N ) e. ZZ )
10	9, 6	zsubcld 9472	. . . 4 |- ( N e. NN -> ( ( 2 ^ N ) - 1 ) e. ZZ )
11		nnz 9364	. . . 4 |- ( N e. NN -> N e. ZZ )
12		nnge1 9032	. . . 4 |- ( N e. NN -> 1 <_ N )
13		uzid 9634	. . . . . . 7 |- ( 2 e. ZZ -> 2 e. ( ZZ>= ` 2 ) )
14	7, 13	ax-mp 5	. . . . . 6 |- 2 e. ( ZZ>= ` 2 )
15		bernneq3 10773	. . . . . 6 |- ( ( 2 e. ( ZZ>= ` 2 ) /\ N e. NN0 ) -> N < ( 2 ^ N ) )
16	14, 3, 15	sylancr 414	. . . . 5 |- ( N e. NN -> N < ( 2 ^ N ) )
17		zltlem1 9402	. . . . . 6 |- ( ( N e. ZZ /\ ( 2 ^ N ) e. ZZ ) -> ( N < ( 2 ^ N ) <-> N <_ ( ( 2 ^ N ) - 1 ) ) )
18	11, 9, 17	syl2anc 411	. . . . 5 |- ( N e. NN -> ( N < ( 2 ^ N ) <-> N <_ ( ( 2 ^ N ) - 1 ) ) )
19	16, 18	mpbid 147	. . . 4 |- ( N e. NN -> N <_ ( ( 2 ^ N ) - 1 ) )
20		elfz4 10112	. . . 4 |- ( ( ( 1 e. ZZ /\ ( ( 2 ^ N ) - 1 ) e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ ( 1 <_ N /\ N <_ ( ( 2 ^ N ) - 1 ) ) ) -> N e. ( 1 ... ( ( 2 ^ N ) - 1 ) ) )
21	6, 10, 11, 12, 19, 20	syl32anc 1257	. . 3 |- ( N e. NN -> N e. ( 1 ... ( ( 2 ^ N ) - 1 ) ) )
22		fzm1ndvds 12040	. . 3 |- ( ( ( 2 ^ N ) e. NN /\ N e. ( 1 ... ( ( 2 ^ N ) - 1 ) ) ) -> -. ( 2 ^ N ) || N )
23	5, 21, 22	syl2anc 411	. 2 |- ( N e. NN -> -. ( 2 ^ N ) || N )
24		pw2dvdslemn 12360	. 2 |- ( ( N e. NN /\ N e. NN /\ -. ( 2 ^ N ) || N ) -> E. m e. NN0 ( ( 2 ^ m ) || N /\ -. ( 2 ^ ( m + 1 ) ) || N ) )
25	1, 23, 24	mpd3an23 1350	1 |- ( N e. NN -> E. m e. NN0 ( ( 2 ^ m ) || N /\ -. ( 2 ^ ( m + 1 ) ) || N ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   e. wcel 2167   E.wrex 2476   class class class wbr 4034   ` cfv 5259  (class class class)co 5925   1c1 7899   + caddc 7901   < clt 8080   <_ cle 8081   - cmin 8216   NNcn 9009   2c2 9060   NN0cn0 9268   ZZcz 9345   ZZ>=cuz 9620   ...cfz 10102   ^cexp 10649   || cdvds 11971

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 4149  ax-sep 4152  ax-nul 4160  ax-pow 4208  ax-pr 4243  ax-un 4469  ax-setind 4574  ax-iinf 4625  ax-cnex 7989  ax-resscn 7990  ax-1cn 7991  ax-1re 7992  ax-icn 7993  ax-addcl 7994  ax-addrcl 7995  ax-mulcl 7996  ax-mulrcl 7997  ax-addcom 7998  ax-mulcom 7999  ax-addass 8000  ax-mulass 8001  ax-distr 8002  ax-i2m1 8003  ax-0lt1 8004  ax-1rid 8005  ax-0id 8006  ax-rnegex 8007  ax-precex 8008  ax-cnre 8009  ax-pre-ltirr 8010  ax-pre-ltwlin 8011  ax-pre-lttrn 8012  ax-pre-apti 8013  ax-pre-ltadd 8014  ax-pre-mulgt0 8015  ax-pre-mulext 8016  ax-arch 8017

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 3452  df-if 3563  df-pw 3608  df-sn 3629  df-pr 3630  df-op 3632  df-uni 3841  df-int 3876  df-iun 3919  df-br 4035  df-opab 4096  df-mpt 4097  df-tr 4133  df-id 4329  df-po 4332  df-iso 4333  df-iord 4402  df-on 4404  df-ilim 4405  df-suc 4407  df-iom 4628  df-xp 4670  df-rel 4671  df-cnv 4672  df-co 4673  df-dm 4674  df-rn 4675  df-res 4676  df-ima 4677  df-iota 5220  df-fun 5261  df-fn 5262  df-f 5263  df-f1 5264  df-fo 5265  df-f1o 5266  df-fv 5267  df-riota 5880  df-ov 5928  df-oprab 5929  df-mpo 5930  df-1st 6207  df-2nd 6208  df-recs 6372  df-frec 6458  df-pnf 8082  df-mnf 8083  df-xr 8084  df-ltxr 8085  df-le 8086  df-sub 8218  df-neg 8219  df-reap 8621  df-ap 8628  df-div 8719  df-inn 9010  df-2 9068  df-n0 9269  df-z 9346  df-uz 9621  df-q 9713  df-rp 9748  df-fz 10103  df-fl 10379  df-mod 10434  df-seqfrec 10559  df-exp 10650  df-dvds 11972

This theorem is referenced by:  pw2dvdseu  12363  oddpwdclemdvds  12365  oddpwdclemndvds  12366