Theorem pw2dvds 12801

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 ∈ ℕ → ∃𝑚 ∈ ℕ0 ((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 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ)
2		2nn 9347	. . . 4 ⊢ 2 ∈ ℕ
3		nnnn0 9451	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
4		nnexpcl 10860	. . . 4 ⊢ ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (2↑𝑁) ∈ ℕ)
5	2, 3, 4	sylancr 414	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2↑𝑁) ∈ ℕ)
6		1zzd 9550	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈ ℤ)
7		2z 9551	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℤ
8		zexpcl 10862	. . . . . 6 ⊢ ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (2↑𝑁) ∈ ℤ)
9	7, 3, 8	sylancr 414	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2↑𝑁) ∈ ℤ)
10	9, 6	zsubcld 9651	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2↑𝑁) − 1) ∈ ℤ)
11		nnz 9542	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
12		nnge1 9208	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ≤ 𝑁)
13		uzid 9814	. . . . . . 7 ⊢ (2 ∈ ℤ → 2 ∈ (ℤ≥‘2))
14	7, 13	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ (ℤ≥‘2)
15		bernneq3 10970	. . . . . 6 ⊢ ((2 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝑁 < (2↑𝑁))
16	14, 3, 15	sylancr 414	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 < (2↑𝑁))
17		zltlem1 9581	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (2↑𝑁) ∈ ℤ) → (𝑁 < (2↑𝑁) ↔ 𝑁 ≤ ((2↑𝑁) − 1)))
18	11, 9, 17	syl2anc 411	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 < (2↑𝑁) ↔ 𝑁 ≤ ((2↑𝑁) − 1)))
19	16, 18	mpbid 147	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ≤ ((2↑𝑁) − 1))
20		elfz4 10298	. . . 4 ⊢ (((1 ∈ ℤ ∧ ((2↑𝑁) − 1) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 ≤ 𝑁 ∧ 𝑁 ≤ ((2↑𝑁) − 1))) → 𝑁 ∈ (1...((2↑𝑁) − 1)))
21	6, 10, 11, 12, 19, 20	syl32anc 1282	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ (1...((2↑𝑁) − 1)))
22		fzm1ndvds 12480	. . 3 ⊢ (((2↑𝑁) ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ (1...((2↑𝑁) − 1))) → ¬ (2↑𝑁) ∥ 𝑁)
23	5, 21, 22	syl2anc 411	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ¬ (2↑𝑁) ∥ 𝑁)
24		pw2dvdslemn 12800	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ ¬ (2↑𝑁) ∥ 𝑁) → ∃𝑚 ∈ ℕ0 ((2↑𝑚) ∥ 𝑁 ∧ ¬ (2↑(𝑚 + 1)) ∥ 𝑁))
25	1, 23, 24	mpd3an23 1376	1 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ∃𝑚 ∈ ℕ0 ((2↑𝑚) ∥ 𝑁 ∧ ¬ (2↑(𝑚 + 1)) ∥ 𝑁))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∈ wcel 2202  ∃wrex 2512   class class class wbr 4093  ‘cfv 5333  (class class class)co 6028  1c1 8076   + caddc 8078   < clt 8256   ≤ cle 8257   − cmin 8392  ℕcn 9185  2c2 9236  ℕ₀cn0 9444  ℤcz 9523  ℤ_≥cuz 9799  ...cfz 10288  ↑cexp 10846   ∥ cdvds 12411

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 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4209  ax-sep 4212  ax-nul 4220  ax-pow 4270  ax-pr 4305  ax-un 4536  ax-setind 4641  ax-iinf 4692  ax-cnex 8166  ax-resscn 8167  ax-1cn 8168  ax-1re 8169  ax-icn 8170  ax-addcl 8171  ax-addrcl 8172  ax-mulcl 8173  ax-mulrcl 8174  ax-addcom 8175  ax-mulcom 8176  ax-addass 8177  ax-mulass 8178  ax-distr 8179  ax-i2m1 8180  ax-0lt1 8181  ax-1rid 8182  ax-0id 8183  ax-rnegex 8184  ax-precex 8185  ax-cnre 8186  ax-pre-ltirr 8187  ax-pre-ltwlin 8188  ax-pre-lttrn 8189  ax-pre-apti 8190  ax-pre-ltadd 8191  ax-pre-mulgt0 8192  ax-pre-mulext 8193  ax-arch 8194

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2364  df-ne 2404  df-nel 2499  df-ral 2516  df-rex 2517  df-reu 2518  df-rmo 2519  df-rab 2520  df-v 2805  df-sbc 3033  df-csb 3129  df-dif 3203  df-un 3205  df-in 3207  df-ss 3214  df-nul 3497  df-if 3608  df-pw 3658  df-sn 3679  df-pr 3680  df-op 3682  df-uni 3899  df-int 3934  df-iun 3977  df-br 4094  df-opab 4156  df-mpt 4157  df-tr 4193  df-id 4396  df-po 4399  df-iso 4400  df-iord 4469  df-on 4471  df-ilim 4472  df-suc 4474  df-iom 4695  df-xp 4737  df-rel 4738  df-cnv 4739  df-co 4740  df-dm 4741  df-rn 4742  df-res 4743  df-ima 4744  df-iota 5293  df-fun 5335  df-fn 5336  df-f 5337  df-f1 5338  df-fo 5339  df-f1o 5340  df-fv 5341  df-riota 5981  df-ov 6031  df-oprab 6032  df-mpo 6033  df-1st 6312  df-2nd 6313  df-recs 6514  df-frec 6600  df-pnf 8258  df-mnf 8259  df-xr 8260  df-ltxr 8261  df-le 8262  df-sub 8394  df-neg 8395  df-reap 8797  df-ap 8804  df-div 8895  df-inn 9186  df-2 9244  df-n0 9445  df-z 9524  df-uz 9800  df-q 9898  df-rp 9933  df-fz 10289  df-fl 10576  df-mod 10631  df-seqfrec 10756  df-exp 10847  df-dvds 12412

This theorem is referenced by:  pw2dvdseu  12803  oddpwdclemdvds  12805  oddpwdclemndvds  12806