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

Theorem bitsres 16644
Description: Restrict the bits of a number to an upper integer set. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Sep-2016.)
Assertion
Ref Expression
bitsres ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)) = (bits‘((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁))))

Proof of Theorem bitsres
StepHypRef Expression
1 simpl 488 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ ℤ)
2 2nn 12417 . . . . . . . 8 2 ∈ ℕ
32a1i 11 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 2 ∈ ℕ)
4 simpr 490 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∈ ℕ0)
53, 4nnexpcld 14390 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (2↑𝑁) ∈ ℕ)
61, 5zmodcld 14033 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 mod (2↑𝑁)) ∈ ℕ0)
76nn0zd 12719 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 mod (2↑𝑁)) ∈ ℤ)
87znegcld 12806 . . 3 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → -(𝐴 mod (2↑𝑁)) ∈ ℤ)
9 sadadd 16638 . . 3 (( -(𝐴 mod (2↑𝑁)) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd (bits‘𝐴)) = (bits‘( -(𝐴 mod (2↑𝑁)) + 𝐴)))
108, 1, 9syl2anc 596 . 2 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd (bits‘𝐴)) = (bits‘( -(𝐴 mod (2↑𝑁)) + 𝐴)))
11 sadadd 16638 . . . . . 6 (( -(𝐴 mod (2↑𝑁)) ∈ ℤ ∧ (𝐴 mod (2↑𝑁)) ∈ ℤ) → ((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd (bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁)))) = (bits‘( -(𝐴 mod (2↑𝑁)) + (𝐴 mod (2↑𝑁)))))
128, 7, 11syl2anc 596 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd (bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁)))) = (bits‘( -(𝐴 mod (2↑𝑁)) + (𝐴 mod (2↑𝑁)))))
138zcnd 12805 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → -(𝐴 mod (2↑𝑁)) ∈ ℂ)
147zcnd 12805 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 mod (2↑𝑁)) ∈ ℂ)
1513, 14addcomd 11513 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ( -(𝐴 mod (2↑𝑁)) + (𝐴 mod (2↑𝑁))) = ((𝐴 mod (2↑𝑁)) + -(𝐴 mod (2↑𝑁))))
1614negidd 11660 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((𝐴 mod (2↑𝑁)) + -(𝐴 mod (2↑𝑁))) = 0)
1715, 16eqtrd 2795 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ( -(𝐴 mod (2↑𝑁)) + (𝐴 mod (2↑𝑁))) = 0)
1817fveq2d 6889 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (bits‘( -(𝐴 mod (2↑𝑁)) + (𝐴 mod (2↑𝑁)))) = (bits‘0))
19 0bits 16610 . . . . . 6 (bits‘0) = ∅
2018, 19eqtrdi 2811 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (bits‘( -(𝐴 mod (2↑𝑁)) + (𝐴 mod (2↑𝑁)))) = ∅)
2112, 20eqtrd 2795 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd (bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁)))) = ∅)
2221oveq1d 7435 . . 3 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd (bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁)))) sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = (∅ sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))))
23 bitsss 16597 . . . . 5 (bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) ⊆ ℕ0
24 bitsss 16597 . . . . 5 (bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁))) ⊆ ℕ0
25 inss1 4133 . . . . . 6 ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)) ⊆ (bits‘𝐴)
26 bitsss 16597 . . . . . . 7 (bits‘𝐴) ⊆ ℕ0
2726a1i 11 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (bits‘𝐴) ⊆ ℕ0)
2825, 27sstrid 3919 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)) ⊆ ℕ0)
29 sadass 16642 . . . . 5 (((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) ⊆ ℕ0 ∧ (bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁))) ⊆ ℕ0 ∧ ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)) ⊆ ℕ0) → (((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd (bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁)))) sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = ((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd ((bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)))))
3023, 24, 28, 29mp3an12i 1494 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd (bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁)))) sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = ((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd ((bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)))))
31 bitsmod 16607 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁))) = ((bits‘𝐴) ∩ (0..^𝑁)))
3231oveq1d 7435 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = (((bits‘𝐴) ∩ (0..^𝑁)) sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))))
33 inss1 4133 . . . . . . . . . 10 ((bits‘𝐴) ∩ (0..^𝑁)) ⊆ (bits‘𝐴)
3433, 27sstrid 3919 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘𝐴) ∩ (0..^𝑁)) ⊆ ℕ0)
35 fzouzdisj 13831 . . . . . . . . . . . 12 ((0..^𝑁) ∩ (ℤ≥‘𝑁)) = ∅
3635ineq2i 4114 . . . . . . . . . . 11 ((bits‘𝐴) ∩ ((0..^𝑁) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = ((bits‘𝐴) ∩ ∅)
37 inindi 4131 . . . . . . . . . . 11 ((bits‘𝐴) ∩ ((0..^𝑁) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = (((bits‘𝐴) ∩ (0..^𝑁)) ∩ ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)))
38 in0 4344 . . . . . . . . . . 11 ((bits‘𝐴) ∩ ∅) = ∅
3936, 37, 383eqtr3i 2791 . . . . . . . . . 10 (((bits‘𝐴) ∩ (0..^𝑁)) ∩ ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = ∅
4039a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((bits‘𝐴) ∩ (0..^𝑁)) ∩ ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = ∅)
4134, 28, 40saddisj 16636 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((bits‘𝐴) ∩ (0..^𝑁)) sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = (((bits‘𝐴) ∩ (0..^𝑁)) ∪ ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))))
42 indi 4229 . . . . . . . 8 ((bits‘𝐴) ∩ ((0..^𝑁) ∪ (ℤ≥‘𝑁))) = (((bits‘𝐴) ∩ (0..^𝑁)) ∪ ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)))
4341, 42eqtr4di 2813 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((bits‘𝐴) ∩ (0..^𝑁)) sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = ((bits‘𝐴) ∩ ((0..^𝑁) ∪ (ℤ≥‘𝑁))))
44 nn0uz 13004 . . . . . . . . . 10 ℕ0 = (ℤ≥‘0)
454, 44eleqtrdi 2870 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘0))
46 fzouzsplit 13830 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘0) → (ℤ≥‘0) = ((0..^𝑁) ∪ (ℤ≥‘𝑁)))
4745, 46syl 18 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (ℤ≥‘0) = ((0..^𝑁) ∪ (ℤ≥‘𝑁)))
4844, 47eqtrid 2807 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ℕ0 = ((0..^𝑁) ∪ (ℤ≥‘𝑁)))
4926, 48sseqtrid 3950 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (bits‘𝐴) ⊆ ((0..^𝑁) ∪ (ℤ≥‘𝑁)))
50 dfss2 4094 . . . . . . . 8 ((bits‘𝐴) ⊆ ((0..^𝑁) ∪ (ℤ≥‘𝑁)) ↔ ((bits‘𝐴) ∩ ((0..^𝑁) ∪ (ℤ≥‘𝑁))) = (bits‘𝐴))
5149, 50sylib 221 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘𝐴) ∩ ((0..^𝑁) ∪ (ℤ≥‘𝑁))) = (bits‘𝐴))
5243, 51eqtrd 2795 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((bits‘𝐴) ∩ (0..^𝑁)) sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = (bits‘𝐴))
5332, 52eqtrd 2795 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = (bits‘𝐴))
5453oveq2d 7436 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd ((bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)))) = ((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd (bits‘𝐴)))
5530, 54eqtrd 2795 . . 3 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd (bits‘(𝐴 mod (2↑𝑁)))) sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = ((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd (bits‘𝐴)))
56 sadid2 16640 . . . 4 (((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)) ⊆ ℕ0 → (∅ sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)))
5728, 56syl 18 . . 3 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (∅ sadd ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁))) = ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)))
5822, 55, 573eqtr3d 2803 . 2 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘ -(𝐴 mod (2↑𝑁))) sadd (bits‘𝐴)) = ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)))
591zcnd 12805 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ ℂ)
6013, 59addcomd 11513 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ( -(𝐴 mod (2↑𝑁)) + 𝐴) = (𝐴 + -(𝐴 mod (2↑𝑁))))
6159, 14negsubd 11676 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 + -(𝐴 mod (2↑𝑁))) = (𝐴 − (𝐴 mod (2↑𝑁))))
6259, 14subcld 11670 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 − (𝐴 mod (2↑𝑁))) ∈ ℂ)
635nncnd 12352 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (2↑𝑁) ∈ ℂ)
645nnne0d 12389 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (2↑𝑁) ≠ 0)
6562, 63, 64divcan1d 12095 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((𝐴 − (𝐴 mod (2↑𝑁))) / (2↑𝑁)) · (2↑𝑁)) = (𝐴 − (𝐴 mod (2↑𝑁))))
661zred 12804 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ ℝ)
675nnrpd 13163 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (2↑𝑁) ∈ ℝ+)
68 moddiffl 14023 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ (2↑𝑁) ∈ ℝ+) → ((𝐴 − (𝐴 mod (2↑𝑁))) / (2↑𝑁)) = (⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))))
6966, 67, 68syl2anc 596 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((𝐴 − (𝐴 mod (2↑𝑁))) / (2↑𝑁)) = (⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))))
7069oveq1d 7435 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((𝐴 − (𝐴 mod (2↑𝑁))) / (2↑𝑁)) · (2↑𝑁)) = ((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)))
7161, 65, 703eqtr2d 2801 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 + -(𝐴 mod (2↑𝑁))) = ((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)))
7260, 71eqtrd 2795 . . 3 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ( -(𝐴 mod (2↑𝑁)) + 𝐴) = ((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)))
7372fveq2d 6889 . 2 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (bits‘( -(𝐴 mod (2↑𝑁)) + 𝐴)) = (bits‘((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁))))
7410, 58, 733eqtr3d 2803 1 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)) = (bits‘((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁))))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144   ⊆ wss 3895   ∩ cin 4089   ∪ cun 4149  ∅c0 4278  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℝcr 11200  0cc0 11201   + caddc 11204   · cmul 11206   − cmin 11542   -cneg 11543   / cdiv 11974  ℕcn 12336  2c2 12398  ℕ0cn0 12607  ℤcz 12694  ℤ≥cuz 12966  ℝ+crp 13121  ..^cfzo 13789  ⌊cfl 13931   mod cmo 14010  ↑cexp 14205  bitscbits 16590   sadd csad 16591
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 9643  ax-cnex 11257  ax-resscn 11258  ax-1cn 11259  ax-icn 11260  ax-addcl 11261  ax-addrcl 11262  ax-mulcl 11263  ax-mulrcl 11264  ax-mulcom 11265  ax-addass 11266  ax-mulass 11267  ax-distr 11268  ax-i2m1 11269  ax-1ne0 11270  ax-1rid 11271  ax-rnegex 11272  ax-rrecex 11273  ax-cnre 11274  ax-pre-lttri 11275  ax-pre-lttrn 11276  ax-pre-ltadd 11277  ax-pre-mulgt0 11278  ax-pre-sup 11279
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-xor 1541  df-tru 1572  df-fal 1582  df-had 1623  df-cad 1639  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-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-disj 5070  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-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8300  df-wrecs 8331  df-recs 8380  df-rdg 8419  df-1o 8477  df-2o 8478  df-oadd 8481  df-er 8718  df-map 8850  df-pm 8851  df-en 8975  df-dom 8976  df-sdom 8977  df-fin 8978  df-sup 9435  df-inf 9436  df-oi 9505  df-dju 9983  df-card 10021  df-pnf 11346  df-mnf 11347  df-xr 11348  df-ltxr 11349  df-le 11350  df-sub 11544  df-neg 11545  df-div 11975  df-nn 12337  df-2 12406  df-3 12407  df-n0 12608  df-xnn0 12681  df-z 12695  df-uz 12967  df-rp 13122  df-fz 13641  df-fzo 13790  df-fl 13933  df-mod 14011  df-seq 14146  df-exp 14206  df-hash 14476  df-cj 15267  df-re 15268  df-im 15269  df-sqrt 15403  df-abs 15404  df-clim 15656  df-sum 15855  df-dvds 16424  df-bits 16593  df-sad 16622
This theorem is used by:  bitsuz  16645
  Copyright terms: Public domain W3C validator