Theorem logbgcd1irraplemexp 13486

Description: Lemma for logbgcd1irrap 13488. Apartness of 𝑋↑𝑁 and 𝐵↑𝑀. (Contributed by Jim Kingdon, 11-Jul-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
logbgcd1irraplem.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (ℤ≥‘2))
logbgcd1irraplem.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ (ℤ≥‘2))
logbgcd1irraplem.rp	⊢ (𝜑 → (𝑋 gcd 𝐵) = 1)
logbgcd1irraplem.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
logbgcd1irraplem.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)

Assertion

Ref	Expression
logbgcd1irraplemexp	⊢ (𝜑 → (𝑋↑𝑁) # (𝐵↑𝑀))

Proof of Theorem logbgcd1irraplemexp

Step	Hyp	Ref	Expression
1		logbgcd1irraplem.rp	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑋 gcd 𝐵) = 1)
2		logbgcd1irraplem.x	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (ℤ≥‘2))
3		eluz2nn 9500	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑋 ∈ (ℤ≥‘2) → 𝑋 ∈ ℕ)
4	2, 3	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℕ)
5		logbgcd1irraplem.b	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ (ℤ≥‘2))
6		eluz2nn 9500	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) → 𝐵 ∈ ℕ)
7	5, 6	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℕ)
8		logbgcd1irraplem.n	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
9		rplpwr 11956	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑋 ∈ ℕ ∧ 𝐵 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑋 gcd 𝐵) = 1 → ((𝑋↑𝑁) gcd 𝐵) = 1))
10	4, 7, 8, 9	syl3anc 1228	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 gcd 𝐵) = 1 → ((𝑋↑𝑁) gcd 𝐵) = 1))
11	1, 10	mpd 13	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝑋↑𝑁) gcd 𝐵) = 1)
12	11	ad2antrr 480	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ (𝐵↑𝑀) = (𝑋↑𝑁)) → ((𝑋↑𝑁) gcd 𝐵) = 1)
13		1red 7910	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
14		eluz2gt1 9536	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) → 1 < 𝐵)
15	5, 14	syl 14	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 1 < 𝐵)
16	13, 15	gtned 8007	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ≠ 1)
17	16	neneqd 2356	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ¬ 𝐵 = 1)
18	7	nnzd 9308	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℤ)
19		gcdid 11915	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐵 ∈ ℤ → (𝐵 gcd 𝐵) = (abs‘𝐵))
20	18, 19	syl 14	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝐵 gcd 𝐵) = (abs‘𝐵))
21	7	nnred 8866	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
22	7	nnnn0d 9163	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℕ0)
23	22	nn0ge0d 9166	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝐵)
24	21, 23	absidd 11105	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (abs‘𝐵) = 𝐵)
25	20, 24	eqtrd 2198	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝐵 gcd 𝐵) = 𝐵)
26	25	eqeq1d 2174	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((𝐵 gcd 𝐵) = 1 ↔ 𝐵 = 1))
27	17, 26	mtbird 663	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ¬ (𝐵 gcd 𝐵) = 1)
28	27	adantr 274	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → ¬ (𝐵 gcd 𝐵) = 1)
29	18	adantr 274	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝐵 ∈ ℤ)
30		simpr 109	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℕ)
31		rpexp 12081	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐵 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (((𝐵↑𝑀) gcd 𝐵) = 1 ↔ (𝐵 gcd 𝐵) = 1))
32	29, 29, 30, 31	syl3anc 1228	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (((𝐵↑𝑀) gcd 𝐵) = 1 ↔ (𝐵 gcd 𝐵) = 1))
33	28, 32	mtbird 663	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → ¬ ((𝐵↑𝑀) gcd 𝐵) = 1)
34	33	adantr 274	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ (𝐵↑𝑀) = (𝑋↑𝑁)) → ¬ ((𝐵↑𝑀) gcd 𝐵) = 1)
35		oveq1 5848	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑋↑𝑁) = (𝐵↑𝑀) → ((𝑋↑𝑁) gcd 𝐵) = ((𝐵↑𝑀) gcd 𝐵))
36	35	eqeq1d 2174	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑋↑𝑁) = (𝐵↑𝑀) → (((𝑋↑𝑁) gcd 𝐵) = 1 ↔ ((𝐵↑𝑀) gcd 𝐵) = 1))
37	36	eqcoms 2168	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐵↑𝑀) = (𝑋↑𝑁) → (((𝑋↑𝑁) gcd 𝐵) = 1 ↔ ((𝐵↑𝑀) gcd 𝐵) = 1))
38	37	adantl 275	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ (𝐵↑𝑀) = (𝑋↑𝑁)) → (((𝑋↑𝑁) gcd 𝐵) = 1 ↔ ((𝐵↑𝑀) gcd 𝐵) = 1))
39	34, 38	mtbird 663	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ (𝐵↑𝑀) = (𝑋↑𝑁)) → ¬ ((𝑋↑𝑁) gcd 𝐵) = 1)
40	12, 39	pm2.65da 651	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → ¬ (𝐵↑𝑀) = (𝑋↑𝑁))
41	40	neqcomd 2170	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → ¬ (𝑋↑𝑁) = (𝐵↑𝑀))
42	41	neqned 2342	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑋↑𝑁) ≠ (𝐵↑𝑀))
43	4	nnzd 9308	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℤ)
44	43	adantr 274	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑋 ∈ ℤ)
45	8	nnnn0d 9163	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
46	45	adantr 274	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℕ0)
47		zexpcl 10466	. . . . 5 ⊢ ((𝑋 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑋↑𝑁) ∈ ℤ)
48	44, 46, 47	syl2anc 409	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑋↑𝑁) ∈ ℤ)
49	30	nnnn0d 9163	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℕ0)
50		zexpcl 10466	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝐵↑𝑀) ∈ ℤ)
51	29, 49, 50	syl2anc 409	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐵↑𝑀) ∈ ℤ)
52		zapne 9261	. . . 4 ⊢ (((𝑋↑𝑁) ∈ ℤ ∧ (𝐵↑𝑀) ∈ ℤ) → ((𝑋↑𝑁) # (𝐵↑𝑀) ↔ (𝑋↑𝑁) ≠ (𝐵↑𝑀)))
53	48, 51, 52	syl2anc 409	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → ((𝑋↑𝑁) # (𝐵↑𝑀) ↔ (𝑋↑𝑁) ≠ (𝐵↑𝑀)))
54	42, 53	mpbird 166	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑋↑𝑁) # (𝐵↑𝑀))
55	7	nnrpd 9626	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ+)
56	55	adantr 274	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → 𝐵 ∈ ℝ+)
57		logbgcd1irraplem.m	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
58	57	adantr 274	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → 𝑀 ∈ ℤ)
59	56, 58	rpexpcld 10608	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → (𝐵↑𝑀) ∈ ℝ+)
60	59	rpred 9628	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → (𝐵↑𝑀) ∈ ℝ)
61	4	nnred 8866	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
62	61, 45	reexpcld 10601	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑋↑𝑁) ∈ ℝ)
63	62	adantr 274	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑋↑𝑁) ∈ ℝ)
64		1red 7910	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → 1 ∈ ℝ)
65		1rp 9589	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ ℝ+
66	65	a1i 9	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → 1 ∈ ℝ+)
67	21	adantr 274	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → 𝐵 ∈ ℝ)
68		simpr 109	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → -𝑀 ∈ ℕ0)
69	7	nnge1d 8896	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 1 ≤ 𝐵)
70	69	adantr 274	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → 1 ≤ 𝐵)
71	67, 68, 70	expge1d 10603	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → 1 ≤ (𝐵↑-𝑀))
72	67	recnd 7923	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → 𝐵 ∈ ℂ)
73	7	nnap0d 8899	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵 # 0)
74	73	adantr 274	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → 𝐵 # 0)
75	72, 74, 58	expnegapd 10591	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → (𝐵↑-𝑀) = (1 / (𝐵↑𝑀)))
76	71, 75	breqtrd 4007	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → 1 ≤ (1 / (𝐵↑𝑀)))
77	66, 59, 76	lerec2d 9650	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → (𝐵↑𝑀) ≤ (1 / 1))
78		1div1e1 8596	. . . . 5 ⊢ (1 / 1) = 1
79	77, 78	breqtrdi 4022	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → (𝐵↑𝑀) ≤ 1)
80		eluz2gt1 9536	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 ∈ (ℤ≥‘2) → 1 < 𝑋)
81	2, 80	syl 14	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 1 < 𝑋)
82		expgt1 10489	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑋) → 1 < (𝑋↑𝑁))
83	61, 8, 81, 82	syl3anc 1228	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 1 < (𝑋↑𝑁))
84	83	adantr 274	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → 1 < (𝑋↑𝑁))
85	60, 64, 63, 79, 84	lelttrd 8019	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → (𝐵↑𝑀) < (𝑋↑𝑁))
86	60, 63, 85	gtapd 8531	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ -𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑋↑𝑁) # (𝐵↑𝑀))
87		elznn 9203	. . . 4 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ ↔ (𝑀 ∈ ℝ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∨ -𝑀 ∈ ℕ0)))
88	57, 87	sylib 121	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑀 ∈ ℝ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∨ -𝑀 ∈ ℕ0)))
89	88	simprd 113	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑀 ∈ ℕ ∨ -𝑀 ∈ ℕ0))
90	54, 86, 89	mpjaodan 788	1 ⊢ (𝜑 → (𝑋↑𝑁) # (𝐵↑𝑀))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   ∨ wo 698   = wceq 1343   ∈ wcel 2136   ≠ wne 2335   class class class wbr 3981  ‘cfv 5187  (class class class)co 5841  ℝcr 7748  0cc0 7749  1c1 7750   < clt 7929   ≤ cle 7930  -cneg 8066   # cap 8475   / cdiv 8564  ℕcn 8853  2c2 8904  ℕ₀cn0 9110  ℤcz 9187  ℤ_≥cuz 9462  ℝ⁺crp 9585  ↑cexp 10450  abscabs 10935   gcd cgcd 11871

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-coll 4096  ax-sep 4099  ax-nul 4107  ax-pow 4152  ax-pr 4186  ax-un 4410  ax-setind 4513  ax-iinf 4564  ax-cnex 7840  ax-resscn 7841  ax-1cn 7842  ax-1re 7843  ax-icn 7844  ax-addcl 7845  ax-addrcl 7846  ax-mulcl 7847  ax-mulrcl 7848  ax-addcom 7849  ax-mulcom 7850  ax-addass 7851  ax-mulass 7852  ax-distr 7853  ax-i2m1 7854  ax-0lt1 7855  ax-1rid 7856  ax-0id 7857  ax-rnegex 7858  ax-precex 7859  ax-cnre 7860  ax-pre-ltirr 7861  ax-pre-ltwlin 7862  ax-pre-lttrn 7863  ax-pre-apti 7864  ax-pre-ltadd 7865  ax-pre-mulgt0 7866  ax-pre-mulext 7867  ax-arch 7868  ax-caucvg 7869

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-stab 821  df-dc 825  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2296  df-ne 2336  df-nel 2431  df-ral 2448  df-rex 2449  df-reu 2450  df-rmo 2451  df-rab 2452  df-v 2727  df-sbc 2951  df-csb 3045  df-dif 3117  df-un 3119  df-in 3121  df-ss 3128  df-nul 3409  df-if 3520  df-pw 3560  df-sn 3581  df-pr 3582  df-op 3584  df-uni 3789  df-int 3824  df-iun 3867  df-br 3982  df-opab 4043  df-mpt 4044  df-tr 4080  df-id 4270  df-po 4273  df-iso 4274  df-iord 4343  df-on 4345  df-ilim 4346  df-suc 4348  df-iom 4567  df-xp 4609  df-rel 4610  df-cnv 4611  df-co 4612  df-dm 4613  df-rn 4614  df-res 4615  df-ima 4616  df-iota 5152  df-fun 5189  df-fn 5190  df-f 5191  df-f1 5192  df-fo 5193  df-f1o 5194  df-fv 5195  df-riota 5797  df-ov 5844  df-oprab 5845  df-mpo 5846  df-1st 6105  df-2nd 6106  df-recs 6269  df-frec 6355  df-1o 6380  df-2o 6381  df-er 6497  df-en 6703  df-sup 6945  df-pnf 7931  df-mnf 7932  df-xr 7933  df-ltxr 7934  df-le 7935  df-sub 8067  df-neg 8068  df-reap 8469  df-ap 8476  df-div 8565  df-inn 8854  df-2 8912  df-3 8913  df-4 8914  df-n0 9111  df-z 9188  df-uz 9463  df-q 9554  df-rp 9586  df-fz 9941  df-fzo 10074  df-fl 10201  df-mod 10254  df-seqfrec 10377  df-exp 10451  df-cj 10780  df-re 10781  df-im 10782  df-rsqrt 10936  df-abs 10937  df-dvds 11724  df-gcd 11872  df-prm 12036

This theorem is referenced by:  logbgcd1irraplemap  13487