Theorem aks4d1p1p3 43120

Description: Bound of a ceiling of the binary logarithm to the fifth power. (Contributed by metakunt, 19-Aug-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
aks4d1p1p3.1	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
aks4d1p1p3.2	⊢ 𝐵 = (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5))
aks4d1p1p3.3	⊢ (𝜑 → 3 ≤ 𝑁)

Assertion

Ref	Expression
aks4d1p1p3	⊢ (𝜑 → (𝑁↑𝑐(⌊‘(2 logb 𝐵))) < (𝑁↑𝑐(2 logb (((2 logb 𝑁)↑5) + 1))))

Proof of Theorem aks4d1p1p3

Step	Hyp	Ref	Expression
1		2re 12417	. . . . . . 7 ⊢ 2 ∈ ℝ
2	1	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
3		2pos 12447	. . . . . . 7 ⊢ 0 < 2
4	3	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 0 < 2)
5		aks4d1p1p3.1	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
6	5	nnred 12350	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ)
7	5	nngt0d 12387	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 0 < 𝑁)
8		1red 11309	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
9		1lt2 12515	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 1 < 2
10	9	a1i 11	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 1 < 2)
11	8, 10	ltned 11446	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 1 ≠ 2)
12	11	necomd 3010	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 2 ≠ 1)
13	2, 4, 6, 7, 12	relogbcld 43025	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (2 logb 𝑁) ∈ ℝ)
14		5nn0 12626	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 5 ∈ ℕ0
15	14	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 5 ∈ ℕ0)
16	13, 15	reexpcld 14306	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((2 logb 𝑁)↑5) ∈ ℝ)
17		ceilcl 13982	. . . . . . . . 9 ⊢ (((2 logb 𝑁)↑5) ∈ ℝ → (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)) ∈ ℤ)
18	16, 17	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)) ∈ ℤ)
19	18	zred 12803	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)) ∈ ℝ)
20		aks4d1p1p3.2	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐵 = (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5))
21	20	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐵 = (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)))
22	21	eleq1d 2845	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐵 ∈ ℝ ↔ (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)) ∈ ℝ))
23	19, 22	mpbird 260	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
24		0red 11311	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
25		7re 12436	. . . . . . . 8 ⊢ 7 ∈ ℝ
26	25	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 7 ∈ ℝ)
27		7pos 12457	. . . . . . . 8 ⊢ 0 < 7
28	27	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 < 7)
29		aks4d1p1p3.3	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 3 ≤ 𝑁)
30	6, 29	3lexlogpow5ineq3 43108	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 7 < ((2 logb 𝑁)↑5))
31		ceilge 13985	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((2 logb 𝑁)↑5) ∈ ℝ → ((2 logb 𝑁)↑5) ≤ (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)))
32	16, 31	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((2 logb 𝑁)↑5) ≤ (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)))
33	26, 16, 19, 30, 32	ltletrd 11470	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 7 < (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)))
34	21	eqcomd 2766	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)) = 𝐵)
35	33, 34	breqtrd 5130	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 7 < 𝐵)
36	24, 26, 23, 28, 35	lttrd 11471	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 0 < 𝐵)
37	2, 4, 23, 36, 12	relogbcld 43025	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (2 logb 𝐵) ∈ ℝ)
38	37	flcld 13938	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (⌊‘(2 logb 𝐵)) ∈ ℤ)
39	38	zred 12803	. . 3 ⊢ (𝜑 → (⌊‘(2 logb 𝐵)) ∈ ℝ)
40	16, 8	readdcld 11338	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (((2 logb 𝑁)↑5) + 1) ∈ ℝ)
41	16	ltp1d 12247	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((2 logb 𝑁)↑5) < (((2 logb 𝑁)↑5) + 1))
42	26, 16, 40, 30, 41	lttrd 11471	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 7 < (((2 logb 𝑁)↑5) + 1))
43	24, 26, 40, 28, 42	lttrd 11471	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 < (((2 logb 𝑁)↑5) + 1))
44	2, 4, 40, 43, 12	relogbcld 43025	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2 logb (((2 logb 𝑁)↑5) + 1)) ∈ ℝ)
45		flle 13939	. . . 4 ⊢ ((2 logb 𝐵) ∈ ℝ → (⌊‘(2 logb 𝐵)) ≤ (2 logb 𝐵))
46	37, 45	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → (⌊‘(2 logb 𝐵)) ≤ (2 logb 𝐵))
47		ceilm1lt 13988	. . . . . . 7 ⊢ (((2 logb 𝑁)↑5) ∈ ℝ → ((⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)) − 1) < ((2 logb 𝑁)↑5))
48	16, 47	syl 18	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)) − 1) < ((2 logb 𝑁)↑5))
49	19, 8, 16	ltsubaddd 11912	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (((⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)) − 1) < ((2 logb 𝑁)↑5) ↔ (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)) < (((2 logb 𝑁)↑5) + 1)))
50	48, 49	mpbid 235	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)) < (((2 logb 𝑁)↑5) + 1))
51	21, 50	eqbrtrd 5126	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 < (((2 logb 𝑁)↑5) + 1))
52		2z 12728	. . . . . . 7 ⊢ 2 ∈ ℤ
53	52	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℤ)
54	53	uzidd 12981	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ (ℤ≥‘2))
55	23, 36	elrpd 13161	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ+)
56	40, 43	elrpd 13161	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((2 logb 𝑁)↑5) + 1) ∈ ℝ+)
57		logblt 27112	. . . . 5 ⊢ ((2 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝐵 ∈ ℝ+ ∧ (((2 logb 𝑁)↑5) + 1) ∈ ℝ+) → (𝐵 < (((2 logb 𝑁)↑5) + 1) ↔ (2 logb 𝐵) < (2 logb (((2 logb 𝑁)↑5) + 1))))
58	54, 55, 56, 57	syl3anc 1398	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐵 < (((2 logb 𝑁)↑5) + 1) ↔ (2 logb 𝐵) < (2 logb (((2 logb 𝑁)↑5) + 1))))
59	51, 58	mpbid 235	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2 logb 𝐵) < (2 logb (((2 logb 𝑁)↑5) + 1)))
60	39, 37, 44, 46, 59	lelttrd 11468	. 2 ⊢ (𝜑 → (⌊‘(2 logb 𝐵)) < (2 logb (((2 logb 𝑁)↑5) + 1)))
61		3re 12423	. . . . 5 ⊢ 3 ∈ ℝ
62	61	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 3 ∈ ℝ)
63		1lt3 12518	. . . . 5 ⊢ 1 < 3
64	63	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 1 < 3)
65	8, 62, 6, 64, 29	ltletrd 11470	. . 3 ⊢ (𝜑 → 1 < 𝑁)
66	6, 65, 39, 44	cxpltd 27047	. 2 ⊢ (𝜑 → ((⌊‘(2 logb 𝐵)) < (2 logb (((2 logb 𝑁)↑5) + 1)) ↔ (𝑁↑𝑐(⌊‘(2 logb 𝐵))) < (𝑁↑𝑐(2 logb (((2 logb 𝑁)↑5) + 1)))))
67	60, 66	mpbid 235	1 ⊢ (𝜑 → (𝑁↑𝑐(⌊‘(2 logb 𝐵))) < (𝑁↑𝑐(2 logb (((2 logb 𝑁)↑5) + 1))))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   = wceq 1569   ∈ wcel 2144   class class class wbr 5102  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℝcr 11199  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   < clt 11343   ≤ cle 11344   − cmin 11541  ℕcn 12335  2c2 12397  3c3 12398  5c5 12400  7c7 12402  ℕ₀cn0 12606  ℤcz 12693  ℤ_≥cuz 12965  ℝ⁺crp 13120  ⌊cfl 13930  ⌈cceil 13931  ↑cexp 14204  ↑_𝑐ccxp 26883   log_b clogb 27092

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ioo 13480  df-ioc 13481  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-ceil 13933  df-mod 14010  df-seq 14145  df-exp 14205  df-fac 14418  df-bc 14447  df-hash 14475  df-shft 15220  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-limsup 15638  df-clim 15655  df-rlim 15656  df-sum 15854  df-ef 16233  df-sin 16235  df-cos 16236  df-pi 16238  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-pt 17615  df-prds 17618  df-xrs 17674  df-qtop 17679  df-imas 17680  df-xps 17682  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-submnd 18979  df-mulg 19278  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-fbas 21675  df-fg 21676  df-cnfld 21679  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cld 23337  df-ntr 23338  df-cls 23339  df-nei 23416  df-lp 23454  df-perf 23455  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-haus 23633  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-fil 24165  df-fm 24257  df-flim 24258  df-flf 24259  df-xms 24639  df-ms 24640  df-tms 24641  df-cncf 25199  df-limc 26186  df-dv 26187  df-log 26884  df-cxp 26885  df-logb 27093

This theorem is used by:  aks4d1p1p2  43121