Theorem oddpwdclemxy 12925

Description: Lemma for oddpwdc 12930. Another way of stating that decomposing a natural number into a power of two and an odd number is unique. (Contributed by Jim Kingdon, 16-Nov-2021.)

Assertion

Ref	Expression
oddpwdclemxy	⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (𝑋 = (𝐴 / (2↑(℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴)))) ∧ 𝑌 = (℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴))))

Distinct variable groups:   𝑧,𝐴   𝑧,𝑌

Allowed substitution hint:   𝑋(𝑧)

Proof of Theorem oddpwdclemxy

Step	Hyp	Ref	Expression
1		2nn 9445	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℕ
2	1	a1i 9	. . . . 5 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 2 ∈ ℕ)
3		simplll 539	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝑋 ∈ ℕ)
4	3	nnzd 9746	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝑋 ∈ ℤ)
5		simplr 533	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝑌 ∈ ℕ0)
6	2, 5	nnexpcld 11111	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑𝑌) ∈ ℕ)
7	6	nnzd 9746	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑𝑌) ∈ ℤ)
8		simpr 110	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋))
9	6, 3	nnmulcld 9332	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ((2↑𝑌) · 𝑋) ∈ ℕ)
10	8, 9	eqeltrd 2315	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝐴 ∈ ℕ)
11	10	nnzd 9746	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝐴 ∈ ℤ)
12	6	nncnd 9297	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑𝑌) ∈ ℂ)
13	3	nncnd 9297	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝑋 ∈ ℂ)
14	12, 13	mulcomd 8337	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ((2↑𝑌) · 𝑋) = (𝑋 · (2↑𝑌)))
15	8, 14	eqtr2d 2272	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (𝑋 · (2↑𝑌)) = 𝐴)
16		dvds0lem 12546	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑋 ∈ ℤ ∧ (2↑𝑌) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑋 · (2↑𝑌)) = 𝐴) → (2↑𝑌) ∥ 𝐴)
17	4, 7, 11, 15, 16	syl31anc 1281	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑𝑌) ∥ 𝐴)
18		simpllr 540	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ¬ 2 ∥ 𝑋)
19	8	breq2d 4137	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (((2↑𝑌) · 2) ∥ 𝐴 ↔ ((2↑𝑌) · 2) ∥ ((2↑𝑌) · 𝑋)))
20	2	nnzd 9746	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 2 ∈ ℤ)
21	6	nnne0d 9328	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑𝑌) ≠ 0)
22		dvdscmulr 12565	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑋 ∈ ℤ ∧ ((2↑𝑌) ∈ ℤ ∧ (2↑𝑌) ≠ 0)) → (((2↑𝑌) · 2) ∥ ((2↑𝑌) · 𝑋) ↔ 2 ∥ 𝑋))
23	20, 4, 7, 21, 22	syl112anc 1282	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (((2↑𝑌) · 2) ∥ ((2↑𝑌) · 𝑋) ↔ 2 ∥ 𝑋))
24	19, 23	bitrd 188	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (((2↑𝑌) · 2) ∥ 𝐴 ↔ 2 ∥ 𝑋))
25	18, 24	mtbird 684	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ¬ ((2↑𝑌) · 2) ∥ 𝐴)
26	2	nncnd 9297	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 2 ∈ ℂ)
27	26, 5	expp1d 11090	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑(𝑌 + 1)) = ((2↑𝑌) · 2))
28	27	breq1d 4135	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ((2↑(𝑌 + 1)) ∥ 𝐴 ↔ ((2↑𝑌) · 2) ∥ 𝐴))
29	25, 28	mtbird 684	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ¬ (2↑(𝑌 + 1)) ∥ 𝐴)
30		pw2dvdseu 12924	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ → ∃!𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴))
31	10, 30	syl 14	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ∃!𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴))
32		oveq2 6083	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → (2↑𝑧) = (2↑𝑌))
33	32	breq1d 4135	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ↔ (2↑𝑌) ∥ 𝐴))
34		oveq1 6082	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → (𝑧 + 1) = (𝑌 + 1))
35	34	oveq2d 6091	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → (2↑(𝑧 + 1)) = (2↑(𝑌 + 1)))
36	35	breq1d 4135	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → ((2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴 ↔ (2↑(𝑌 + 1)) ∥ 𝐴))
37	36	notbid 677	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → (¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴 ↔ ¬ (2↑(𝑌 + 1)) ∥ 𝐴))
38	33, 37	anbi12d 477	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → (((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴) ↔ ((2↑𝑌) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑌 + 1)) ∥ 𝐴)))
39	38	riota2 6052	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑌 ∈ ℕ0 ∧ ∃!𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴)) → (((2↑𝑌) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑌 + 1)) ∥ 𝐴) ↔ (℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴)) = 𝑌))
40	5, 31, 39	syl2anc 415	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (((2↑𝑌) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑌 + 1)) ∥ 𝐴) ↔ (℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴)) = 𝑌))
41	17, 29, 40	mpbi2and 956	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴)) = 𝑌)
42	41, 5	eqeltrd 2315	. . . . 5 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴)) ∈ ℕ0)
43	2, 42	nnexpcld 11111	. . . 4 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑(℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴))) ∈ ℕ)
44	43	nncnd 9297	. . 3 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑(℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴))) ∈ ℂ)
45	43	nnap0d 9329	. . 3 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑(℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴))) # 0)
46	41	eqcomd 2244	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝑌 = (℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴)))
47	46	oveq2d 6091	. . . . 5 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑𝑌) = (2↑(℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴))))
48	47	oveq1d 6090	. . . 4 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ((2↑𝑌) · 𝑋) = ((2↑(℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴))) · 𝑋))
49	8, 48	eqtr2d 2272	. . 3 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ((2↑(℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴))) · 𝑋) = 𝐴)
50	44, 13, 45, 49	mvllmulapd 9162	. 2 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝑋 = (𝐴 / (2↑(℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴)))))
51	50, 46	jca 306	1 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (𝑋 = (𝐴 / (2↑(℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴)))) ∧ 𝑌 = (℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴))))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1402   ∈ wcel 2209   ≠ wne 2420  ∃!wreu 2530   class class class wbr 4125  ℩crio 6027  (class class class)co 6075  0cc0 8169  1c1 8170   + caddc 8172   · cmul 8174   / cdiv 8992  ℕcn 9283  2c2 9334  ℕ₀cn0 9542  ℤcz 9623  ↑cexp 10953   ∥ cdvds 12532

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 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4241  ax-sep 4244  ax-nul 4254  ax-pow 4306  ax-pr 4341  ax-un 4573  ax-setind 4679  ax-iinf 4730  ax-cnex 8260  ax-resscn 8261  ax-1cn 8262  ax-1re 8263  ax-icn 8264  ax-addcl 8265  ax-addrcl 8266  ax-mulcl 8267  ax-mulrcl 8268  ax-addcom 8269  ax-mulcom 8270  ax-addass 8271  ax-mulass 8272  ax-distr 8273  ax-i2m1 8274  ax-0lt1 8275  ax-1rid 8276  ax-0id 8277  ax-rnegex 8278  ax-precex 8279  ax-cnre 8280  ax-pre-ltirr 8281  ax-pre-ltwlin 8282  ax-pre-lttrn 8283  ax-pre-apti 8284  ax-pre-ltadd 8285  ax-pre-mulgt0 8286  ax-pre-mulext 8287  ax-arch 8288

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3636  df-pw 3687  df-sn 3711  df-pr 3712  df-op 3714  df-uni 3931  df-int 3966  df-iun 4009  df-br 4126  df-opab 4188  df-mpt 4189  df-tr 4225  df-id 4433  df-po 4436  df-iso 4437  df-iord 4506  df-on 4508  df-ilim 4509  df-suc 4511  df-iom 4733  df-xp 4775  df-rel 4776  df-cnv 4777  df-co 4778  df-dm 4779  df-rn 4780  df-res 4781  df-ima 4782  df-iota 5332  df-fun 5374  df-fn 5375  df-f 5376  df-f1 5377  df-fo 5378  df-f1o 5379  df-fv 5380  df-riota 6028  df-ov 6078  df-oprab 6079  df-mpo 6080  df-1st 6364  df-2nd 6365  df-recs 6566  df-frec 6652  df-pnf 8352  df-mnf 8353  df-xr 8354  df-ltxr 8355  df-le 8356  df-sub 8489  df-neg 8490  df-reap 8893  df-ap 8900  df-div 8993  df-inn 9284  df-2 9342  df-n0 9543  df-z 9624  df-uz 9901  df-q 9999  df-rp 10034  df-fz 10391  df-fl 10683  df-mod 10738  df-seqfrec 10863  df-exp 10954  df-dvds 12533

This theorem is referenced by:  oddpwdclemdc  12929