MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  bitsinv2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem bitsinv2 16477
Description: There is an explicit inverse to the bits function for nonnegative integers, part 2. (Contributed by Mario Carneiro, 8-Sep-2016.)
Assertion
Ref Expression
bitsinv2 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) = 𝐴)
Distinct variable group:   𝐴,𝑛

Proof of Theorem bitsinv2
Dummy variables 𝑘 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 elinel2 4212 . . . . 5 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → 𝐴 ∈ Fin)
2 2nn0 12541 . . . . . . 7 2 ∈ ℕ0
32a1i 11 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ∧ 𝑛𝐴) → 2 ∈ ℕ0)
4 elfpw 9392 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↔ (𝐴 ⊆ ℕ0𝐴 ∈ Fin))
54simplbi 497 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → 𝐴 ⊆ ℕ0)
65sselda 3995 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ∧ 𝑛𝐴) → 𝑛 ∈ ℕ0)
73, 6nn0expcld 14282 . . . . 5 ((𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ∧ 𝑛𝐴) → (2↑𝑛) ∈ ℕ0)
81, 7fsumnn0cl 15769 . . . 4 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛) ∈ ℕ0)
9 bitsinv1 16476 . . . 4 𝑛𝐴 (2↑𝑛) ∈ ℕ0 → Σ𝑚 ∈ (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))(2↑𝑚) = Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))
108, 9syl 17 . . 3 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → Σ𝑚 ∈ (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))(2↑𝑚) = Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))
11 bitsss 16460 . . . . . 6 (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) ⊆ ℕ0
1211a1i 11 . . . . 5 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) ⊆ ℕ0)
13 bitsfi 16471 . . . . . 6 𝑛𝐴 (2↑𝑛) ∈ ℕ0 → (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) ∈ Fin)
148, 13syl 17 . . . . 5 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) ∈ Fin)
15 elfpw 9392 . . . . 5 ((bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↔ ((bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) ⊆ ℕ0 ∧ (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) ∈ Fin))
1612, 14, 15sylanbrc 583 . . . 4 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin))
17 oveq2 7439 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑚 → (2↑𝑛) = (2↑𝑚))
1817cbvsumv 15729 . . . . . 6 Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛) = Σ𝑚𝑘 (2↑𝑚)
19 sumeq1 15722 . . . . . 6 (𝑘 = (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) → Σ𝑚𝑘 (2↑𝑚) = Σ𝑚 ∈ (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))(2↑𝑚))
2018, 19eqtrid 2787 . . . . 5 (𝑘 = (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) → Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛) = Σ𝑚 ∈ (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))(2↑𝑚))
21 eqid 2735 . . . . 5 (𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛)) = (𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛))
22 sumex 15721 . . . . 5 Σ𝑚 ∈ (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))(2↑𝑚) ∈ V
2320, 21, 22fvmpt 7016 . . . 4 ((bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → ((𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛))‘(bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))) = Σ𝑚 ∈ (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))(2↑𝑚))
2416, 23syl 17 . . 3 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → ((𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛))‘(bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))) = Σ𝑚 ∈ (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))(2↑𝑚))
25 sumeq1 15722 . . . 4 (𝑘 = 𝐴 → Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛) = Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))
26 sumex 15721 . . . 4 Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛) ∈ V
2725, 21, 26fvmpt 7016 . . 3 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → ((𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛))‘𝐴) = Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))
2810, 24, 273eqtr4d 2785 . 2 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → ((𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛))‘(bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))) = ((𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛))‘𝐴))
2921ackbijnn 15861 . . . 4 (𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛)):(𝒫 ℕ0 ∩ Fin)–1-1-onto→ℕ0
30 f1of1 6848 . . . 4 ((𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛)):(𝒫 ℕ0 ∩ Fin)–1-1-onto→ℕ0 → (𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛)):(𝒫 ℕ0 ∩ Fin)–1-1→ℕ0)
3129, 30mp1i 13 . . 3 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → (𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛)):(𝒫 ℕ0 ∩ Fin)–1-1→ℕ0)
32 id 22 . . 3 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → 𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin))
33 f1fveq 7282 . . 3 (((𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛)):(𝒫 ℕ0 ∩ Fin)–1-1→ℕ0 ∧ ((bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ∧ 𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin))) → (((𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛))‘(bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))) = ((𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛))‘𝐴) ↔ (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) = 𝐴))
3431, 16, 32, 33syl12anc 837 . 2 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → (((𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛))‘(bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛))) = ((𝑘 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↦ Σ𝑛𝑘 (2↑𝑛))‘𝐴) ↔ (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) = 𝐴))
3528, 34mpbid 232 1 (𝐴 ∈ (𝒫 ℕ0 ∩ Fin) → (bits‘Σ𝑛𝐴 (2↑𝑛)) = 𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1537  wcel 2106  cin 3962  wss 3963  𝒫 cpw 4605  cmpt 5231  1-1wf1 6560  1-1-ontowf1o 6562  cfv 6563  (class class class)co 7431  Fincfn 8984  2c2 12319  0cn0 12524  cexp 14099  Σcsu 15719  bitscbits 16453
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-rep 5285  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-inf2 9679  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230  ax-pre-sup 11231
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3378  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-int 4952  df-iun 4998  df-disj 5116  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-se 5642  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-isom 6572  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8013  df-2nd 8014  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-1o 8505  df-2o 8506  df-oadd 8509  df-er 8744  df-map 8867  df-pm 8868  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-fin 8988  df-sup 9480  df-inf 9481  df-oi 9548  df-dju 9939  df-card 9977  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-div 11919  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-n0 12525  df-xnn0 12598  df-z 12612  df-uz 12877  df-rp 13033  df-fz 13545  df-fzo 13692  df-fl 13829  df-mod 13907  df-seq 14040  df-exp 14100  df-hash 14367  df-cj 15135  df-re 15136  df-im 15137  df-sqrt 15271  df-abs 15272  df-clim 15521  df-sum 15720  df-dvds 16288  df-bits 16456
This theorem is referenced by:  bitsf1ocnv  16478  2ebits  16481
  Copyright terms: Public domain W3C validator