Theorem aks4d1p1p3 43033

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 12372	. . . . . . 7 ⊢ 2 ∈ ℝ
2	1	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
3		2pos 12402	. . . . . . 7 ⊢ 0 < 2
4	3	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 0 < 2)
5		aks4d1p1p3.1	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
6	5	nnred 12305	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ)
7	5	nngt0d 12342	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 0 < 𝑁)
8		1red 11266	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
9		1lt2 12470	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 1 < 2
10	9	a1i 11	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 1 < 2)
11	8, 10	ltned 11403	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 1 ≠ 2)
12	11	necomd 3010	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 2 ≠ 1)
13	2, 4, 6, 7, 12	relogbcld 42938	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (2 logb 𝑁) ∈ ℝ)
14		5nn0 12581	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 5 ∈ ℕ0
15	14	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 5 ∈ ℕ0)
16	13, 15	reexpcld 14260	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((2 logb 𝑁)↑5) ∈ ℝ)
17		ceilcl 13936	. . . . . . . . 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 12758	. . . . . . 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 11268	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
25		7re 12391	. . . . . . . 8 ⊢ 7 ∈ ℝ
26	25	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 7 ∈ ℝ)
27		7pos 12412	. . . . . . . 8 ⊢ 0 < 7
28	27	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 < 7)
29		aks4d1p1p3.3	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 3 ≤ 𝑁)
30	6, 29	3lexlogpow5ineq3 43021	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 7 < ((2 logb 𝑁)↑5))
31		ceilge 13939	. . . . . . . . . 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 11427	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 7 < (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)))
34	21	eqcomd 2766	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (⌈‘((2 logb 𝑁)↑5)) = 𝐵)
35	33, 34	breqtrd 5131	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 7 < 𝐵)
36	24, 26, 23, 28, 35	lttrd 11428	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 0 < 𝐵)
37	2, 4, 23, 36, 12	relogbcld 42938	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (2 logb 𝐵) ∈ ℝ)
38	37	flcld 13892	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (⌊‘(2 logb 𝐵)) ∈ ℤ)
39	38	zred 12758	. . 3 ⊢ (𝜑 → (⌊‘(2 logb 𝐵)) ∈ ℝ)
40	16, 8	readdcld 11295	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (((2 logb 𝑁)↑5) + 1) ∈ ℝ)
41	16	ltp1d 12202	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((2 logb 𝑁)↑5) < (((2 logb 𝑁)↑5) + 1))
42	26, 16, 40, 30, 41	lttrd 11428	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 7 < (((2 logb 𝑁)↑5) + 1))
43	24, 26, 40, 28, 42	lttrd 11428	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 < (((2 logb 𝑁)↑5) + 1))
44	2, 4, 40, 43, 12	relogbcld 42938	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2 logb (((2 logb 𝑁)↑5) + 1)) ∈ ℝ)
45		flle 13893	. . . 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 13942	. . . . . . 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 11867	. . . . . 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 5127	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 < (((2 logb 𝑁)↑5) + 1))
52		2z 12683	. . . . . . 7 ⊢ 2 ∈ ℤ
53	52	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℤ)
54	53	uzidd 12936	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ (ℤ≥‘2))
55	23, 36	elrpd 13116	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ+)
56	40, 43	elrpd 13116	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((2 logb 𝑁)↑5) + 1) ∈ ℝ+)
57		logblt 27061	. . . . 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 11425	. 2 ⊢ (𝜑 → (⌊‘(2 logb 𝐵)) < (2 logb (((2 logb 𝑁)↑5) + 1)))
61		3re 12378	. . . . 5 ⊢ 3 ∈ ℝ
62	61	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 3 ∈ ℝ)
63		1lt3 12473	. . . . 5 ⊢ 1 < 3
64	63	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 1 < 3)
65	8, 62, 6, 64, 29	ltletrd 11427	. . 3 ⊢ (𝜑 → 1 < 𝑁)
66	6, 65, 39, 44	cxpltd 26996	. 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 1570   ∈ wcel 2145   class class class wbr 5103  ‘cfv 6528  (class class class)co 7409  ℝcr 11156  0cc0 11157  1c1 11158   + caddc 11160   < clt 11300   ≤ cle 11301   − cmin 11498  ℕcn 12290  2c2 12352  3c3 12353  5c5 12355  7c7 12357  ℕ₀cn0 12561  ℤcz 12648  ℤ_≥cuz 12920  ℝ⁺crp 13075  ⌊cfl 13884  ⌈cceil 13885  ↑cexp 14158  ↑_𝑐ccxp 26832   log_b clogb 27041

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7735  ax-inf2 9620  ax-cnex 11213  ax-resscn 11214  ax-1cn 11215  ax-icn 11216  ax-addcl 11217  ax-addrcl 11218  ax-mulcl 11219  ax-mulrcl 11220  ax-mulcom 11221  ax-addass 11222  ax-mulass 11223  ax-distr 11224  ax-i2m1 11225  ax-1ne0 11226  ax-1rid 11227  ax-rnegex 11228  ax-rrecex 11229  ax-cnre 11230  ax-pre-lttri 11231  ax-pre-lttrn 11232  ax-pre-ltadd 11233  ax-pre-mulgt0 11234  ax-pre-sup 11235  ax-addf 11236

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  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 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5543  df-eprel 5548  df-po 5556  df-so 5557  df-fr 5601  df-se 5602  df-we 5603  df-xp 5654  df-rel 5655  df-cnv 5656  df-co 5657  df-dm 5658  df-rn 5659  df-res 5660  df-ima 5661  df-pred 6294  df-ord 6355  df-on 6356  df-lim 6357  df-suc 6358  df-iota 6484  df-fun 6530  df-fn 6531  df-f 6532  df-f1 6533  df-fo 6534  df-f1o 6535  df-fv 6536  df-isom 6537  df-riota 7366  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-of 7677  df-om 7862  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-supp 8157  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8358  df-rdg 8397  df-1o 8455  df-2o 8456  df-er 8696  df-map 8828  df-pm 8829  df-ixp 8905  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-fsupp 9332  df-fi 9381  df-sup 9412  df-inf 9413  df-oi 9482  df-card 9977  df-pnf 11302  df-mnf 11303  df-xr 11304  df-ltxr 11305  df-le 11306  df-sub 11500  df-neg 11501  df-div 11929  df-nn 12291  df-2 12360  df-3 12361  df-4 12362  df-5 12363  df-6 12364  df-7 12365  df-8 12366  df-9 12367  df-n0 12562  df-z 12649  df-dec 12770  df-uz 12921  df-q 13031  df-rp 13076  df-xneg 13196  df-xadd 13197  df-xmul 13198  df-ioo 13435  df-ioc 13436  df-ico 13437  df-icc 13438  df-fz 13595  df-fzo 13743  df-fl 13886  df-ceil 13887  df-mod 13964  df-seq 14099  df-exp 14159  df-fac 14371  df-bc 14400  df-hash 14428  df-shft 15173  df-cj 15219  df-re 15220  df-im 15221  df-sqrt 15355  df-abs 15356  df-limsup 15591  df-clim 15608  df-rlim 15609  df-sum 15807  df-ef 16186  df-sin 16188  df-cos 16189  df-pi 16191  df-struct 17272  df-sets 17289  df-slot 17307  df-ndx 17319  df-base 17335  df-ress 17356  df-plusg 17388  df-mulr 17389  df-starv 17390  df-sca 17391  df-vsca 17392  df-ip 17393  df-tset 17394  df-ple 17395  df-ds 17397  df-unif 17398  df-hom 17399  df-cco 17400  df-rest 17540  df-topn 17541  df-0g 17559  df-gsum 17560  df-topgen 17561  df-pt 17562  df-prds 17565  df-xrs 17621  df-qtop 17626  df-imas 17627  df-xps 17629  df-mre 17703  df-mrc 17704  df-acs 17706  df-mgm 18763  df-sgrp 18855  df-mnd 18871  df-submnd 18926  df-mulg 19225  df-cntz 19478  df-cmn 19943  df-psmet 21617  df-xmet 21618  df-met 21619  df-bl 21620  df-mopn 21621  df-fbas 21622  df-fg 21623  df-cnfld 21626  df-top 23159  df-topon 23176  df-topsp 23198  df-bases 23211  df-cld 23284  df-ntr 23285  df-cls 23286  df-nei 23363  df-lp 23401  df-perf 23402  df-cn 23492  df-cnp 23493  df-haus 23580  df-tx 23828  df-hmeo 24021  df-fil 24112  df-fm 24204  df-flim 24205  df-flf 24206  df-xms 24586  df-ms 24587  df-tms 24588  df-cncf 25146  df-limc 26133  df-dv 26134  df-log 26833  df-cxp 26834  df-logb 27042

This theorem is used by:  aks4d1p1p2  43034