Theorem oddpwdclemxy 12172

Description: Lemma for oddpwdc 12177. 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 9083	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℕ
2	1	a1i 9	. . . . 5 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 2 ∈ ℕ)
3		simplll 533	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝑋 ∈ ℕ)
4	3	nnzd 9377	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝑋 ∈ ℤ)
5		simplr 528	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝑌 ∈ ℕ0)
6	2, 5	nnexpcld 10679	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑𝑌) ∈ ℕ)
7	6	nnzd 9377	. . . . . . . 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 8971	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ((2↑𝑌) · 𝑋) ∈ ℕ)
10	8, 9	eqeltrd 2254	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝐴 ∈ ℕ)
11	10	nnzd 9377	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝐴 ∈ ℤ)
12	6	nncnd 8936	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑𝑌) ∈ ℂ)
13	3	nncnd 8936	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝑋 ∈ ℂ)
14	12, 13	mulcomd 7982	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ((2↑𝑌) · 𝑋) = (𝑋 · (2↑𝑌)))
15	8, 14	eqtr2d 2211	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (𝑋 · (2↑𝑌)) = 𝐴)
16		dvds0lem 11811	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑋 ∈ ℤ ∧ (2↑𝑌) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑋 · (2↑𝑌)) = 𝐴) → (2↑𝑌) ∥ 𝐴)
17	4, 7, 11, 15, 16	syl31anc 1241	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑𝑌) ∥ 𝐴)
18		simpllr 534	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ¬ 2 ∥ 𝑋)
19	8	breq2d 4017	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (((2↑𝑌) · 2) ∥ 𝐴 ↔ ((2↑𝑌) · 2) ∥ ((2↑𝑌) · 𝑋)))
20	2	nnzd 9377	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 2 ∈ ℤ)
21	6	nnne0d 8967	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑𝑌) ≠ 0)
22		dvdscmulr 11830	. . . . . . . . . . 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 1242	. . . . . . . . . 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 673	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ¬ ((2↑𝑌) · 2) ∥ 𝐴)
26	2	nncnd 8936	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 2 ∈ ℂ)
27	26, 5	expp1d 10658	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → (2↑(𝑌 + 1)) = ((2↑𝑌) · 2))
28	27	breq1d 4015	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ((2↑(𝑌 + 1)) ∥ 𝐴 ↔ ((2↑𝑌) · 2) ∥ 𝐴))
29	25, 28	mtbird 673	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → ¬ (2↑(𝑌 + 1)) ∥ 𝐴)
30		pw2dvdseu 12171	. . . . . . . . 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 5886	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → (2↑𝑧) = (2↑𝑌))
33	32	breq1d 4015	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ↔ (2↑𝑌) ∥ 𝐴))
34		oveq1 5885	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → (𝑧 + 1) = (𝑌 + 1))
35	34	oveq2d 5894	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → (2↑(𝑧 + 1)) = (2↑(𝑌 + 1)))
36	35	breq1d 4015	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → ((2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴 ↔ (2↑(𝑌 + 1)) ∥ 𝐴))
37	36	notbid 667	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → (¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴 ↔ ¬ (2↑(𝑌 + 1)) ∥ 𝐴))
38	33, 37	anbi12d 473	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = 𝑌 → (((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴) ↔ ((2↑𝑌) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑌 + 1)) ∥ 𝐴)))
39	38	riota2 5856	. . . . . . . 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 411	. . . . . . 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 943	. . . . . 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 2254	. . . . 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 10679	. . . 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 8936	. . 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 8968	. . 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 2183	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑋 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑋) ∧ 𝑌 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 = ((2↑𝑌) · 𝑋)) → 𝑌 = (℩𝑧 ∈ ℕ0 ((2↑𝑧) ∥ 𝐴 ∧ ¬ (2↑(𝑧 + 1)) ∥ 𝐴)))
47	46	oveq2d 5894	. . . . 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 5893	. . . 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 2211	. . 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 8802	. 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 1353   ∈ wcel 2148   ≠ wne 2347  ∃!wreu 2457   class class class wbr 4005  ℩crio 5833  (class class class)co 5878  0cc0 7814  1c1 7815   + caddc 7817   · cmul 7819   / cdiv 8632  ℕcn 8922  2c2 8973  ℕ₀cn0 9179  ℤcz 9256  ↑cexp 10522   ∥ cdvds 11797

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 4120  ax-sep 4123  ax-nul 4131  ax-pow 4176  ax-pr 4211  ax-un 4435  ax-setind 4538  ax-iinf 4589  ax-cnex 7905  ax-resscn 7906  ax-1cn 7907  ax-1re 7908  ax-icn 7909  ax-addcl 7910  ax-addrcl 7911  ax-mulcl 7912  ax-mulrcl 7913  ax-addcom 7914  ax-mulcom 7915  ax-addass 7916  ax-mulass 7917  ax-distr 7918  ax-i2m1 7919  ax-0lt1 7920  ax-1rid 7921  ax-0id 7922  ax-rnegex 7923  ax-precex 7924  ax-cnre 7925  ax-pre-ltirr 7926  ax-pre-ltwlin 7927  ax-pre-lttrn 7928  ax-pre-apti 7929  ax-pre-ltadd 7930  ax-pre-mulgt0 7931  ax-pre-mulext 7932  ax-arch 7933

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 2741  df-sbc 2965  df-csb 3060  df-dif 3133  df-un 3135  df-in 3137  df-ss 3144  df-nul 3425  df-if 3537  df-pw 3579  df-sn 3600  df-pr 3601  df-op 3603  df-uni 3812  df-int 3847  df-iun 3890  df-br 4006  df-opab 4067  df-mpt 4068  df-tr 4104  df-id 4295  df-po 4298  df-iso 4299  df-iord 4368  df-on 4370  df-ilim 4371  df-suc 4373  df-iom 4592  df-xp 4634  df-rel 4635  df-cnv 4636  df-co 4637  df-dm 4638  df-rn 4639  df-res 4640  df-ima 4641  df-iota 5180  df-fun 5220  df-fn 5221  df-f 5222  df-f1 5223  df-fo 5224  df-f1o 5225  df-fv 5226  df-riota 5834  df-ov 5881  df-oprab 5882  df-mpo 5883  df-1st 6144  df-2nd 6145  df-recs 6309  df-frec 6395  df-pnf 7997  df-mnf 7998  df-xr 7999  df-ltxr 8000  df-le 8001  df-sub 8133  df-neg 8134  df-reap 8535  df-ap 8542  df-div 8633  df-inn 8923  df-2 8981  df-n0 9180  df-z 9257  df-uz 9532  df-q 9623  df-rp 9657  df-fz 10012  df-fl 10273  df-mod 10326  df-seqfrec 10449  df-exp 10523  df-dvds 11798

This theorem is referenced by:  oddpwdclemdc  12176