MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  bitsinv1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem bitsinv1 16385
Description: There is an explicit inverse to the bits function for nonnegative integers (which can be extended to negative integers using bitscmp 16381), part 1. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Sep-2016.)
Assertion
Ref Expression
bitsinv1 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ (bitsβ€˜π‘)(2↑𝑛) = 𝑁)
Distinct variable group:   𝑛,𝑁

Proof of Theorem bitsinv1
Dummy variables π‘˜ π‘₯ are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq2 7419 . . . . . . . . . . 11 (π‘₯ = 0 β†’ (0..^π‘₯) = (0..^0))
2 fzo0 13658 . . . . . . . . . . 11 (0..^0) = βˆ…
31, 2eqtrdi 2788 . . . . . . . . . 10 (π‘₯ = 0 β†’ (0..^π‘₯) = βˆ…)
43ineq2d 4212 . . . . . . . . 9 (π‘₯ = 0 β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯)) = ((bitsβ€˜π‘) ∩ βˆ…))
5 in0 4391 . . . . . . . . 9 ((bitsβ€˜π‘) ∩ βˆ…) = βˆ…
64, 5eqtrdi 2788 . . . . . . . 8 (π‘₯ = 0 β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯)) = βˆ…)
76sumeq1d 15649 . . . . . . 7 (π‘₯ = 0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ βˆ… (2↑𝑛))
8 sum0 15669 . . . . . . 7 Σ𝑛 ∈ βˆ… (2↑𝑛) = 0
97, 8eqtrdi 2788 . . . . . 6 (π‘₯ = 0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = 0)
10 oveq2 7419 . . . . . . . 8 (π‘₯ = 0 β†’ (2↑π‘₯) = (2↑0))
11 2cn 12289 . . . . . . . . 9 2 ∈ β„‚
12 exp0 14033 . . . . . . . . 9 (2 ∈ β„‚ β†’ (2↑0) = 1)
1311, 12ax-mp 5 . . . . . . . 8 (2↑0) = 1
1410, 13eqtrdi 2788 . . . . . . 7 (π‘₯ = 0 β†’ (2↑π‘₯) = 1)
1514oveq2d 7427 . . . . . 6 (π‘₯ = 0 β†’ (𝑁 mod (2↑π‘₯)) = (𝑁 mod 1))
169, 15eqeq12d 2748 . . . . 5 (π‘₯ = 0 β†’ (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑π‘₯)) ↔ 0 = (𝑁 mod 1)))
1716imbi2d 340 . . . 4 (π‘₯ = 0 β†’ ((𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑π‘₯))) ↔ (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 0 = (𝑁 mod 1))))
18 oveq2 7419 . . . . . . . 8 (π‘₯ = π‘˜ β†’ (0..^π‘₯) = (0..^π‘˜))
1918ineq2d 4212 . . . . . . 7 (π‘₯ = π‘˜ β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯)) = ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜)))
2019sumeq1d 15649 . . . . . 6 (π‘₯ = π‘˜ β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜))(2↑𝑛))
21 oveq2 7419 . . . . . . 7 (π‘₯ = π‘˜ β†’ (2↑π‘₯) = (2β†‘π‘˜))
2221oveq2d 7427 . . . . . 6 (π‘₯ = π‘˜ β†’ (𝑁 mod (2↑π‘₯)) = (𝑁 mod (2β†‘π‘˜)))
2320, 22eqeq12d 2748 . . . . 5 (π‘₯ = π‘˜ β†’ (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑π‘₯)) ↔ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2β†‘π‘˜))))
2423imbi2d 340 . . . 4 (π‘₯ = π‘˜ β†’ ((𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑π‘₯))) ↔ (𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2β†‘π‘˜)))))
25 oveq2 7419 . . . . . . . 8 (π‘₯ = (π‘˜ + 1) β†’ (0..^π‘₯) = (0..^(π‘˜ + 1)))
2625ineq2d 4212 . . . . . . 7 (π‘₯ = (π‘˜ + 1) β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯)) = ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))))
2726sumeq1d 15649 . . . . . 6 (π‘₯ = (π‘˜ + 1) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))(2↑𝑛))
28 oveq2 7419 . . . . . . 7 (π‘₯ = (π‘˜ + 1) β†’ (2↑π‘₯) = (2↑(π‘˜ + 1)))
2928oveq2d 7427 . . . . . 6 (π‘₯ = (π‘˜ + 1) β†’ (𝑁 mod (2↑π‘₯)) = (𝑁 mod (2↑(π‘˜ + 1))))
3027, 29eqeq12d 2748 . . . . 5 (π‘₯ = (π‘˜ + 1) β†’ (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑π‘₯)) ↔ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑(π‘˜ + 1)))))
3130imbi2d 340 . . . 4 (π‘₯ = (π‘˜ + 1) β†’ ((𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑π‘₯))) ↔ (𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑(π‘˜ + 1))))))
32 oveq2 7419 . . . . . . . 8 (π‘₯ = 𝑁 β†’ (0..^π‘₯) = (0..^𝑁))
3332ineq2d 4212 . . . . . . 7 (π‘₯ = 𝑁 β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯)) = ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^𝑁)))
3433sumeq1d 15649 . . . . . 6 (π‘₯ = 𝑁 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^𝑁))(2↑𝑛))
35 oveq2 7419 . . . . . . 7 (π‘₯ = 𝑁 β†’ (2↑π‘₯) = (2↑𝑁))
3635oveq2d 7427 . . . . . 6 (π‘₯ = 𝑁 β†’ (𝑁 mod (2↑π‘₯)) = (𝑁 mod (2↑𝑁)))
3734, 36eqeq12d 2748 . . . . 5 (π‘₯ = 𝑁 β†’ (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑π‘₯)) ↔ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^𝑁))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑𝑁))))
3837imbi2d 340 . . . 4 (π‘₯ = 𝑁 β†’ ((𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑π‘₯))) ↔ (𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^𝑁))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑𝑁)))))
39 nn0z 12585 . . . . . 6 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 𝑁 ∈ β„€)
40 zmod10 13854 . . . . . 6 (𝑁 ∈ β„€ β†’ (𝑁 mod 1) = 0)
4139, 40syl 17 . . . . 5 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (𝑁 mod 1) = 0)
4241eqcomd 2738 . . . 4 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 0 = (𝑁 mod 1))
43 oveq1 7418 . . . . . . 7 (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2β†‘π‘˜)) β†’ (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜))(2↑𝑛) + Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛)) = ((𝑁 mod (2β†‘π‘˜)) + Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛)))
44 fzonel 13648 . . . . . . . . . . . . 13 Β¬ π‘˜ ∈ (0..^π‘˜)
4544a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ Β¬ π‘˜ ∈ (0..^π‘˜))
46 disjsn 4715 . . . . . . . . . . . 12 (((0..^π‘˜) ∩ {π‘˜}) = βˆ… ↔ Β¬ π‘˜ ∈ (0..^π‘˜))
4745, 46sylibr 233 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ ((0..^π‘˜) ∩ {π‘˜}) = βˆ…)
4847ineq2d 4212 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ ((0..^π‘˜) ∩ {π‘˜})) = ((bitsβ€˜π‘) ∩ βˆ…))
49 inindi 4226 . . . . . . . . . 10 ((bitsβ€˜π‘) ∩ ((0..^π‘˜) ∩ {π‘˜})) = (((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜)) ∩ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜}))
5048, 49, 53eqtr3g 2795 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ (((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜)) ∩ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})) = βˆ…)
51 simpr 485 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ π‘˜ ∈ β„•0)
52 nn0uz 12866 . . . . . . . . . . . . 13 β„•0 = (β„€β‰₯β€˜0)
5351, 52eleqtrdi 2843 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜0))
54 fzosplitsn 13742 . . . . . . . . . . . 12 (π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜0) β†’ (0..^(π‘˜ + 1)) = ((0..^π‘˜) βˆͺ {π‘˜}))
5553, 54syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ (0..^(π‘˜ + 1)) = ((0..^π‘˜) βˆͺ {π‘˜}))
5655ineq2d 4212 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))) = ((bitsβ€˜π‘) ∩ ((0..^π‘˜) βˆͺ {π‘˜})))
57 indi 4273 . . . . . . . . . 10 ((bitsβ€˜π‘) ∩ ((0..^π‘˜) βˆͺ {π‘˜})) = (((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜)) βˆͺ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜}))
5856, 57eqtrdi 2788 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))) = (((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜)) βˆͺ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})))
59 fzofi 13941 . . . . . . . . . . 11 (0..^(π‘˜ + 1)) ∈ Fin
60 inss2 4229 . . . . . . . . . . 11 ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))) βŠ† (0..^(π‘˜ + 1))
61 ssfi 9175 . . . . . . . . . . 11 (((0..^(π‘˜ + 1)) ∈ Fin ∧ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))) βŠ† (0..^(π‘˜ + 1))) β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))) ∈ Fin)
6259, 60, 61mp2an 690 . . . . . . . . . 10 ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))) ∈ Fin
6362a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))) ∈ Fin)
64 2nn 12287 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ β„•
6564a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))) β†’ 2 ∈ β„•)
66 simpr 485 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))) β†’ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))))
6766elin2d 4199 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))) β†’ 𝑛 ∈ (0..^(π‘˜ + 1)))
68 elfzouz 13638 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ (0..^(π‘˜ + 1)) β†’ 𝑛 ∈ (β„€β‰₯β€˜0))
6967, 68syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))) β†’ 𝑛 ∈ (β„€β‰₯β€˜0))
7069, 52eleqtrrdi 2844 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))) β†’ 𝑛 ∈ β„•0)
7165, 70nnexpcld 14210 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))) β†’ (2↑𝑛) ∈ β„•)
7271nncnd 12230 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))) β†’ (2↑𝑛) ∈ β„‚)
7350, 58, 63, 72fsumsplit 15689 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))(2↑𝑛) = (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜))(2↑𝑛) + Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛)))
74 bitsinv1lem 16384 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ β„€ ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ (𝑁 mod (2↑(π‘˜ + 1))) = ((𝑁 mod (2β†‘π‘˜)) + if(π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘), (2β†‘π‘˜), 0)))
7539, 74sylan 580 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ (𝑁 mod (2↑(π‘˜ + 1))) = ((𝑁 mod (2β†‘π‘˜)) + if(π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘), (2β†‘π‘˜), 0)))
76 eqeq2 2744 . . . . . . . . . . 11 ((2β†‘π‘˜) = if(π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘), (2β†‘π‘˜), 0) β†’ (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = (2β†‘π‘˜) ↔ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = if(π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘), (2β†‘π‘˜), 0)))
77 eqeq2 2744 . . . . . . . . . . 11 (0 = if(π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘), (2β†‘π‘˜), 0) β†’ (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = 0 ↔ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = if(π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘), (2β†‘π‘˜), 0)))
78 simpr 485 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘))
7978snssd 4812 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ {π‘˜} βŠ† (bitsβ€˜π‘))
80 sseqin2 4215 . . . . . . . . . . . . . 14 ({π‘˜} βŠ† (bitsβ€˜π‘) ↔ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜}) = {π‘˜})
8179, 80sylib 217 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜}) = {π‘˜})
8281sumeq1d 15649 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ {π‘˜} (2↑𝑛))
83 simplr 767 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ π‘˜ ∈ β„•0)
8464a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ 2 ∈ β„•)
8584, 83nnexpcld 14210 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ (2β†‘π‘˜) ∈ β„•)
8685nncnd 12230 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ (2β†‘π‘˜) ∈ β„‚)
87 oveq2 7419 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = π‘˜ β†’ (2↑𝑛) = (2β†‘π‘˜))
8887sumsn 15694 . . . . . . . . . . . . 13 ((π‘˜ ∈ β„•0 ∧ (2β†‘π‘˜) ∈ β„‚) β†’ Σ𝑛 ∈ {π‘˜} (2↑𝑛) = (2β†‘π‘˜))
8983, 86, 88syl2anc 584 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ Σ𝑛 ∈ {π‘˜} (2↑𝑛) = (2β†‘π‘˜))
9082, 89eqtrd 2772 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = (2β†‘π‘˜))
91 simpr 485 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ Β¬ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ Β¬ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘))
92 disjsn 4715 . . . . . . . . . . . . . 14 (((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜}) = βˆ… ↔ Β¬ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘))
9391, 92sylibr 233 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ Β¬ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜}) = βˆ…)
9493sumeq1d 15649 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ Β¬ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ βˆ… (2↑𝑛))
9594, 8eqtrdi 2788 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ Β¬ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = 0)
9676, 77, 90, 95ifbothda 4566 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = if(π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘), (2β†‘π‘˜), 0))
9796oveq2d 7427 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ ((𝑁 mod (2β†‘π‘˜)) + Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛)) = ((𝑁 mod (2β†‘π‘˜)) + if(π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘), (2β†‘π‘˜), 0)))
9875, 97eqtr4d 2775 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ (𝑁 mod (2↑(π‘˜ + 1))) = ((𝑁 mod (2β†‘π‘˜)) + Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛)))
9973, 98eqeq12d 2748 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑(π‘˜ + 1))) ↔ (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜))(2↑𝑛) + Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛)) = ((𝑁 mod (2β†‘π‘˜)) + Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛))))
10043, 99imbitrrid 245 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2β†‘π‘˜)) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑(π‘˜ + 1)))))
101100expcom 414 . . . . 5 (π‘˜ ∈ β„•0 β†’ (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2β†‘π‘˜)) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑(π‘˜ + 1))))))
102101a2d 29 . . . 4 (π‘˜ ∈ β„•0 β†’ ((𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2β†‘π‘˜))) β†’ (𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑(π‘˜ + 1))))))
10317, 24, 31, 38, 42, 102nn0ind 12659 . . 3 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^𝑁))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑𝑁))))
104103pm2.43i 52 . 2 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^𝑁))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑𝑁)))
105 id 22 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 𝑁 ∈ β„•0)
106105, 52eleqtrdi 2843 . . . . . 6 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 𝑁 ∈ (β„€β‰₯β€˜0))
10764a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 2 ∈ β„•)
108107, 105nnexpcld 14210 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (2↑𝑁) ∈ β„•)
109108nnzd 12587 . . . . . 6 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (2↑𝑁) ∈ β„€)
110 2z 12596 . . . . . . . 8 2 ∈ β„€
111 uzid 12839 . . . . . . . 8 (2 ∈ β„€ β†’ 2 ∈ (β„€β‰₯β€˜2))
112110, 111ax-mp 5 . . . . . . 7 2 ∈ (β„€β‰₯β€˜2)
113 bernneq3 14196 . . . . . . 7 ((2 ∈ (β„€β‰₯β€˜2) ∧ 𝑁 ∈ β„•0) β†’ 𝑁 < (2↑𝑁))
114112, 113mpan 688 . . . . . 6 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 𝑁 < (2↑𝑁))
115 elfzo2 13637 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (0..^(2↑𝑁)) ↔ (𝑁 ∈ (β„€β‰₯β€˜0) ∧ (2↑𝑁) ∈ β„€ ∧ 𝑁 < (2↑𝑁)))
116106, 109, 114, 115syl3anbrc 1343 . . . . 5 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 𝑁 ∈ (0..^(2↑𝑁)))
117 bitsfzo 16378 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ β„€ ∧ 𝑁 ∈ β„•0) β†’ (𝑁 ∈ (0..^(2↑𝑁)) ↔ (bitsβ€˜π‘) βŠ† (0..^𝑁)))
11839, 105, 117syl2anc 584 . . . . 5 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (𝑁 ∈ (0..^(2↑𝑁)) ↔ (bitsβ€˜π‘) βŠ† (0..^𝑁)))
119116, 118mpbid 231 . . . 4 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (bitsβ€˜π‘) βŠ† (0..^𝑁))
120 df-ss 3965 . . . 4 ((bitsβ€˜π‘) βŠ† (0..^𝑁) ↔ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^𝑁)) = (bitsβ€˜π‘))
121119, 120sylib 217 . . 3 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^𝑁)) = (bitsβ€˜π‘))
122121sumeq1d 15649 . 2 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^𝑁))(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ (bitsβ€˜π‘)(2↑𝑛))
123 nn0re 12483 . . 3 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 𝑁 ∈ ℝ)
124 2rp 12981 . . . . 5 2 ∈ ℝ+
125124a1i 11 . . . 4 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 2 ∈ ℝ+)
126125, 39rpexpcld 14212 . . 3 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (2↑𝑁) ∈ ℝ+)
127 nn0ge0 12499 . . 3 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 0 ≀ 𝑁)
128 modid 13863 . . 3 (((𝑁 ∈ ℝ ∧ (2↑𝑁) ∈ ℝ+) ∧ (0 ≀ 𝑁 ∧ 𝑁 < (2↑𝑁))) β†’ (𝑁 mod (2↑𝑁)) = 𝑁)
129123, 126, 127, 114, 128syl22anc 837 . 2 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (𝑁 mod (2↑𝑁)) = 𝑁)
130104, 122, 1293eqtr3d 2780 1 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ (bitsβ€˜π‘)(2↑𝑛) = 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   βˆͺ cun 3946   ∩ cin 3947   βŠ† wss 3948  βˆ…c0 4322  ifcif 4528  {csn 4628   class class class wbr 5148  β€˜cfv 6543  (class class class)co 7411  Fincfn 8941  β„‚cc 11110  β„cr 11111  0cc0 11112  1c1 11113   + caddc 11115   < clt 11250   ≀ cle 11251  β„•cn 12214  2c2 12269  β„•0cn0 12474  β„€cz 12560  β„€β‰₯cuz 12824  β„+crp 12976  ..^cfzo 13629   mod cmo 13836  β†‘cexp 14029  Ξ£csu 15634  bitscbits 16362
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7727  ax-inf2 9638  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-1o 8468  df-er 8705  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9507  df-card 9936  df-pnf 11252  df-mnf 11253  df-xr 11254  df-ltxr 11255  df-le 11256  df-sub 11448  df-neg 11449  df-div 11874  df-nn 12215  df-2 12277  df-3 12278  df-n0 12475  df-z 12561  df-uz 12825  df-rp 12977  df-fz 13487  df-fzo 13630  df-fl 13759  df-mod 13837  df-seq 13969  df-exp 14030  df-hash 14293  df-cj 15048  df-re 15049  df-im 15050  df-sqrt 15184  df-abs 15185  df-clim 15434  df-sum 15635  df-dvds 16200  df-bits 16365
This theorem is referenced by:  bitsinv2  16386  bitsf1ocnv  16387  eulerpartlemgc  33430  eulerpartlemgs2  33448
  Copyright terms: Public domain W3C validator