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

Theorem bitsinv1 16383
Description: There is an explicit inverse to the bits function for nonnegative integers (which can be extended to negative integers using bitscmp 16379), 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 7417 . . . . . . . . . . 11 (π‘₯ = 0 β†’ (0..^π‘₯) = (0..^0))
2 fzo0 13656 . . . . . . . . . . 11 (0..^0) = βˆ…
31, 2eqtrdi 2789 . . . . . . . . . 10 (π‘₯ = 0 β†’ (0..^π‘₯) = βˆ…)
43ineq2d 4213 . . . . . . . . 9 (π‘₯ = 0 β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯)) = ((bitsβ€˜π‘) ∩ βˆ…))
5 in0 4392 . . . . . . . . 9 ((bitsβ€˜π‘) ∩ βˆ…) = βˆ…
64, 5eqtrdi 2789 . . . . . . . 8 (π‘₯ = 0 β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯)) = βˆ…)
76sumeq1d 15647 . . . . . . 7 (π‘₯ = 0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ βˆ… (2↑𝑛))
8 sum0 15667 . . . . . . 7 Σ𝑛 ∈ βˆ… (2↑𝑛) = 0
97, 8eqtrdi 2789 . . . . . 6 (π‘₯ = 0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = 0)
10 oveq2 7417 . . . . . . . 8 (π‘₯ = 0 β†’ (2↑π‘₯) = (2↑0))
11 2cn 12287 . . . . . . . . 9 2 ∈ β„‚
12 exp0 14031 . . . . . . . . 9 (2 ∈ β„‚ β†’ (2↑0) = 1)
1311, 12ax-mp 5 . . . . . . . 8 (2↑0) = 1
1410, 13eqtrdi 2789 . . . . . . 7 (π‘₯ = 0 β†’ (2↑π‘₯) = 1)
1514oveq2d 7425 . . . . . 6 (π‘₯ = 0 β†’ (𝑁 mod (2↑π‘₯)) = (𝑁 mod 1))
169, 15eqeq12d 2749 . . . . 5 (π‘₯ = 0 β†’ (Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = (𝑁 mod (2↑π‘₯)) ↔ 0 = (𝑁 mod 1)))
1716imbi2d 341 . . . 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 7417 . . . . . . . 8 (π‘₯ = π‘˜ β†’ (0..^π‘₯) = (0..^π‘˜))
1918ineq2d 4213 . . . . . . 7 (π‘₯ = π‘˜ β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯)) = ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜)))
2019sumeq1d 15647 . . . . . 6 (π‘₯ = π‘˜ β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜))(2↑𝑛))
21 oveq2 7417 . . . . . . 7 (π‘₯ = π‘˜ β†’ (2↑π‘₯) = (2β†‘π‘˜))
2221oveq2d 7425 . . . . . 6 (π‘₯ = π‘˜ β†’ (𝑁 mod (2↑π‘₯)) = (𝑁 mod (2β†‘π‘˜)))
2320, 22eqeq12d 2749 . . . . 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 341 . . . 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 7417 . . . . . . . 8 (π‘₯ = (π‘˜ + 1) β†’ (0..^π‘₯) = (0..^(π‘˜ + 1)))
2625ineq2d 4213 . . . . . . 7 (π‘₯ = (π‘˜ + 1) β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯)) = ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))))
2726sumeq1d 15647 . . . . . 6 (π‘₯ = (π‘˜ + 1) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))(2↑𝑛))
28 oveq2 7417 . . . . . . 7 (π‘₯ = (π‘˜ + 1) β†’ (2↑π‘₯) = (2↑(π‘˜ + 1)))
2928oveq2d 7425 . . . . . 6 (π‘₯ = (π‘˜ + 1) β†’ (𝑁 mod (2↑π‘₯)) = (𝑁 mod (2↑(π‘˜ + 1))))
3027, 29eqeq12d 2749 . . . . 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 341 . . . 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 7417 . . . . . . . 8 (π‘₯ = 𝑁 β†’ (0..^π‘₯) = (0..^𝑁))
3332ineq2d 4213 . . . . . . 7 (π‘₯ = 𝑁 β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯)) = ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^𝑁)))
3433sumeq1d 15647 . . . . . 6 (π‘₯ = 𝑁 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘₯))(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^𝑁))(2↑𝑛))
35 oveq2 7417 . . . . . . 7 (π‘₯ = 𝑁 β†’ (2↑π‘₯) = (2↑𝑁))
3635oveq2d 7425 . . . . . 6 (π‘₯ = 𝑁 β†’ (𝑁 mod (2↑π‘₯)) = (𝑁 mod (2↑𝑁)))
3734, 36eqeq12d 2749 . . . . 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 341 . . . 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 12583 . . . . . 6 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 𝑁 ∈ β„€)
40 zmod10 13852 . . . . . 6 (𝑁 ∈ β„€ β†’ (𝑁 mod 1) = 0)
4139, 40syl 17 . . . . 5 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (𝑁 mod 1) = 0)
4241eqcomd 2739 . . . 4 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 0 = (𝑁 mod 1))
43 oveq1 7416 . . . . . . 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 13646 . . . . . . . . . . . . 13 Β¬ π‘˜ ∈ (0..^π‘˜)
4544a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ Β¬ π‘˜ ∈ (0..^π‘˜))
46 disjsn 4716 . . . . . . . . . . . 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 4213 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ ((0..^π‘˜) ∩ {π‘˜})) = ((bitsβ€˜π‘) ∩ βˆ…))
49 inindi 4227 . . . . . . . . . 10 ((bitsβ€˜π‘) ∩ ((0..^π‘˜) ∩ {π‘˜})) = (((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜)) ∩ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜}))
5048, 49, 53eqtr3g 2796 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ (((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜)) ∩ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})) = βˆ…)
51 simpr 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ π‘˜ ∈ β„•0)
52 nn0uz 12864 . . . . . . . . . . . . 13 β„•0 = (β„€β‰₯β€˜0)
5351, 52eleqtrdi 2844 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜0))
54 fzosplitsn 13740 . . . . . . . . . . . 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 4213 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))) = ((bitsβ€˜π‘) ∩ ((0..^π‘˜) βˆͺ {π‘˜})))
57 indi 4274 . . . . . . . . . 10 ((bitsβ€˜π‘) ∩ ((0..^π‘˜) βˆͺ {π‘˜})) = (((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜)) βˆͺ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜}))
5856, 57eqtrdi 2789 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))) = (((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^π‘˜)) βˆͺ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})))
59 fzofi 13939 . . . . . . . . . . 11 (0..^(π‘˜ + 1)) ∈ Fin
60 inss2 4230 . . . . . . . . . . 11 ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))) βŠ† (0..^(π‘˜ + 1))
61 ssfi 9173 . . . . . . . . . . 11 (((0..^(π‘˜ + 1)) ∈ Fin ∧ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))) βŠ† (0..^(π‘˜ + 1))) β†’ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))) ∈ Fin)
6259, 60, 61mp2an 691 . . . . . . . . . 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 12285 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ β„•
6564a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))) β†’ 2 ∈ β„•)
66 simpr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))) β†’ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1))))
6766elin2d 4200 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))) β†’ 𝑛 ∈ (0..^(π‘˜ + 1)))
68 elfzouz 13636 . . . . . . . . . . . . 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 2845 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))) β†’ 𝑛 ∈ β„•0)
7165, 70nnexpcld 14208 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))) β†’ (2↑𝑛) ∈ β„•)
7271nncnd 12228 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ 𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^(π‘˜ + 1)))) β†’ (2↑𝑛) ∈ β„‚)
7350, 58, 63, 72fsumsplit 15687 . . . . . . . 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 16382 . . . . . . . . . 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 581 . . . . . . . . 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 2745 . . . . . . . . . . 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 2745 . . . . . . . . . . 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 486 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘))
7978snssd 4813 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ {π‘˜} βŠ† (bitsβ€˜π‘))
80 sseqin2 4216 . . . . . . . . . . . . . 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 15647 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ {π‘˜} (2↑𝑛))
83 simplr 768 . . . . . . . . . . . . 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 14208 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ (2β†‘π‘˜) ∈ β„•)
8685nncnd 12228 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ (2β†‘π‘˜) ∈ β„‚)
87 oveq2 7417 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = π‘˜ β†’ (2↑𝑛) = (2β†‘π‘˜))
8887sumsn 15692 . . . . . . . . . . . . 13 ((π‘˜ ∈ β„•0 ∧ (2β†‘π‘˜) ∈ β„‚) β†’ Σ𝑛 ∈ {π‘˜} (2↑𝑛) = (2β†‘π‘˜))
8983, 86, 88syl2anc 585 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ Σ𝑛 ∈ {π‘˜} (2↑𝑛) = (2β†‘π‘˜))
9082, 89eqtrd 2773 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = (2β†‘π‘˜))
91 simpr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ Β¬ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ Β¬ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘))
92 disjsn 4716 . . . . . . . . . . . . . 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 15647 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ Β¬ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ βˆ… (2↑𝑛))
9594, 8eqtrdi 2789 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) ∧ Β¬ π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘)) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = 0)
9676, 77, 90, 95ifbothda 4567 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ β„•0 ∧ π‘˜ ∈ β„•0) β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ {π‘˜})(2↑𝑛) = if(π‘˜ ∈ (bitsβ€˜π‘), (2β†‘π‘˜), 0))
9796oveq2d 7425 . . . . . . . . 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 2776 . . . . . . . 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 2749 . . . . . . 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 415 . . . . 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 12657 . . 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 2844 . . . . . 6 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 𝑁 ∈ (β„€β‰₯β€˜0))
10764a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 2 ∈ β„•)
108107, 105nnexpcld 14208 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (2↑𝑁) ∈ β„•)
109108nnzd 12585 . . . . . 6 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (2↑𝑁) ∈ β„€)
110 2z 12594 . . . . . . . 8 2 ∈ β„€
111 uzid 12837 . . . . . . . 8 (2 ∈ β„€ β†’ 2 ∈ (β„€β‰₯β€˜2))
112110, 111ax-mp 5 . . . . . . 7 2 ∈ (β„€β‰₯β€˜2)
113 bernneq3 14194 . . . . . . 7 ((2 ∈ (β„€β‰₯β€˜2) ∧ 𝑁 ∈ β„•0) β†’ 𝑁 < (2↑𝑁))
114112, 113mpan 689 . . . . . 6 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 𝑁 < (2↑𝑁))
115 elfzo2 13635 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (0..^(2↑𝑁)) ↔ (𝑁 ∈ (β„€β‰₯β€˜0) ∧ (2↑𝑁) ∈ β„€ ∧ 𝑁 < (2↑𝑁)))
116106, 109, 114, 115syl3anbrc 1344 . . . . 5 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 𝑁 ∈ (0..^(2↑𝑁)))
117 bitsfzo 16376 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ β„€ ∧ 𝑁 ∈ β„•0) β†’ (𝑁 ∈ (0..^(2↑𝑁)) ↔ (bitsβ€˜π‘) βŠ† (0..^𝑁)))
11839, 105, 117syl2anc 585 . . . . 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 3966 . . . 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 15647 . 2 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ Σ𝑛 ∈ ((bitsβ€˜π‘) ∩ (0..^𝑁))(2↑𝑛) = Σ𝑛 ∈ (bitsβ€˜π‘)(2↑𝑛))
123 nn0re 12481 . . 3 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 𝑁 ∈ ℝ)
124 2rp 12979 . . . . 5 2 ∈ ℝ+
125124a1i 11 . . . 4 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 2 ∈ ℝ+)
126125, 39rpexpcld 14210 . . 3 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (2↑𝑁) ∈ ℝ+)
127 nn0ge0 12497 . . 3 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ 0 ≀ 𝑁)
128 modid 13861 . . 3 (((𝑁 ∈ ℝ ∧ (2↑𝑁) ∈ ℝ+) ∧ (0 ≀ 𝑁 ∧ 𝑁 < (2↑𝑁))) β†’ (𝑁 mod (2↑𝑁)) = 𝑁)
129123, 126, 127, 114, 128syl22anc 838 . 2 (𝑁 ∈ β„•0 β†’ (𝑁 mod (2↑𝑁)) = 𝑁)
130104, 122, 1293eqtr3d 2781 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 397   = wceq 1542   ∈ wcel 2107   βˆͺ cun 3947   ∩ cin 3948   βŠ† wss 3949  βˆ…c0 4323  ifcif 4529  {csn 4629   class class class wbr 5149  β€˜cfv 6544  (class class class)co 7409  Fincfn 8939  β„‚cc 11108  β„cr 11109  0cc0 11110  1c1 11111   + caddc 11113   < clt 11248   ≀ cle 11249  β„•cn 12212  2c2 12267  β„•0cn0 12472  β„€cz 12558  β„€β‰₯cuz 12822  β„+crp 12974  ..^cfzo 13627   mod cmo 13834  β†‘cexp 14027  Ξ£csu 15632  bitscbits 16360
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-inf2 9636  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187  ax-pre-sup 11188
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-int 4952  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-se 5633  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-isom 6553  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-om 7856  df-1st 7975  df-2nd 7976  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-1o 8466  df-er 8703  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9505  df-card 9934  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-div 11872  df-nn 12213  df-2 12275  df-3 12276  df-n0 12473  df-z 12559  df-uz 12823  df-rp 12975  df-fz 13485  df-fzo 13628  df-fl 13757  df-mod 13835  df-seq 13967  df-exp 14028  df-hash 14291  df-cj 15046  df-re 15047  df-im 15048  df-sqrt 15182  df-abs 15183  df-clim 15432  df-sum 15633  df-dvds 16198  df-bits 16363
This theorem is referenced by:  bitsinv2  16384  bitsf1ocnv  16385  eulerpartlemgc  33361  eulerpartlemgs2  33379
  Copyright terms: Public domain W3C validator