Theorem bitsuz 16512

Description: The bits of a number are all at least 𝑁 iff the number is divisible by 2↑𝑁. (Contributed by Mario Carneiro, 21-Sep-2016.)

Assertion

Ref	Expression
bitsuz	⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((2↑𝑁) ∥ 𝐴 ↔ (bits‘𝐴) ⊆ (ℤ≥‘𝑁)))

Proof of Theorem bitsuz

Step	Hyp	Ref	Expression
1		bitsres 16511	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)) = (bits‘((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁))))
2	1	eqeq1d 2738	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)) = (bits‘𝐴) ↔ (bits‘((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁))) = (bits‘𝐴)))
3		simpl 482	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ ℤ)
4	3	zred 12724	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ ℝ)
5		2nn 12340	. . . . . . . . 9 ⊢ 2 ∈ ℕ
6	5	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 2 ∈ ℕ)
7		simpr 484	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∈ ℕ0)
8	6, 7	nnexpcld 14285	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (2↑𝑁) ∈ ℕ)
9	4, 8	nndivred 12321	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 / (2↑𝑁)) ∈ ℝ)
10	9	flcld 13839	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) ∈ ℤ)
11	8	nnzd 12642	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (2↑𝑁) ∈ ℤ)
12	10, 11	zmulcld 12730	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)) ∈ ℤ)
13		bitsf1 16484	. . . . 5 ⊢ bits:ℤ–1-1→𝒫 ℕ0
14		f1fveq 7283	. . . . 5 ⊢ ((bits:ℤ–1-1→𝒫 ℕ0 ∧ (((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ)) → ((bits‘((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁))) = (bits‘𝐴) ↔ ((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)) = 𝐴))
15	13, 14	mpan 690	. . . 4 ⊢ ((((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((bits‘((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁))) = (bits‘𝐴) ↔ ((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)) = 𝐴))
16	12, 3, 15	syl2anc 584	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((bits‘((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁))) = (bits‘𝐴) ↔ ((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)) = 𝐴))
17		dvdsmul2 16317	. . . . . 6 ⊢ (((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) ∈ ℤ ∧ (2↑𝑁) ∈ ℤ) → (2↑𝑁) ∥ ((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)))
18	10, 11, 17	syl2anc 584	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (2↑𝑁) ∥ ((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)))
19		breq2 5146	. . . . 5 ⊢ (((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)) = 𝐴 → ((2↑𝑁) ∥ ((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)) ↔ (2↑𝑁) ∥ 𝐴))
20	18, 19	syl5ibcom 245	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)) = 𝐴 → (2↑𝑁) ∥ 𝐴))
21	8	nnne0d 12317	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (2↑𝑁) ≠ 0)
22		dvdsval2 16294	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((2↑𝑁) ∈ ℤ ∧ (2↑𝑁) ≠ 0 ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((2↑𝑁) ∥ 𝐴 ↔ (𝐴 / (2↑𝑁)) ∈ ℤ))
23	11, 21, 3, 22	syl3anc 1372	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((2↑𝑁) ∥ 𝐴 ↔ (𝐴 / (2↑𝑁)) ∈ ℤ))
24	23	biimpa 476	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (2↑𝑁) ∥ 𝐴) → (𝐴 / (2↑𝑁)) ∈ ℤ)
25		flid 13849	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 / (2↑𝑁)) ∈ ℤ → (⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) = (𝐴 / (2↑𝑁)))
26	24, 25	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (2↑𝑁) ∥ 𝐴) → (⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) = (𝐴 / (2↑𝑁)))
27	26	oveq1d 7447	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (2↑𝑁) ∥ 𝐴) → ((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)) = ((𝐴 / (2↑𝑁)) · (2↑𝑁)))
28	3	zcnd 12725	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ ℂ)
29	28	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (2↑𝑁) ∥ 𝐴) → 𝐴 ∈ ℂ)
30	8	nncnd 12283	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (2↑𝑁) ∈ ℂ)
31	30	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (2↑𝑁) ∥ 𝐴) → (2↑𝑁) ∈ ℂ)
32		2cnd 12345	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (2↑𝑁) ∥ 𝐴) → 2 ∈ ℂ)
33		2ne0 12371	. . . . . . . . 9 ⊢ 2 ≠ 0
34	33	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (2↑𝑁) ∥ 𝐴) → 2 ≠ 0)
35	7	nn0zd 12641	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∈ ℤ)
36	35	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (2↑𝑁) ∥ 𝐴) → 𝑁 ∈ ℤ)
37	32, 34, 36	expne0d 14193	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (2↑𝑁) ∥ 𝐴) → (2↑𝑁) ≠ 0)
38	29, 31, 37	divcan1d 12045	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (2↑𝑁) ∥ 𝐴) → ((𝐴 / (2↑𝑁)) · (2↑𝑁)) = 𝐴)
39	27, 38	eqtrd 2776	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (2↑𝑁) ∥ 𝐴) → ((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)) = 𝐴)
40	39	ex 412	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((2↑𝑁) ∥ 𝐴 → ((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)) = 𝐴))
41	20, 40	impbid 212	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((⌊‘(𝐴 / (2↑𝑁))) · (2↑𝑁)) = 𝐴 ↔ (2↑𝑁) ∥ 𝐴))
42	2, 16, 41	3bitrrd 306	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((2↑𝑁) ∥ 𝐴 ↔ ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)) = (bits‘𝐴)))
43		dfss2 3968	. 2 ⊢ ((bits‘𝐴) ⊆ (ℤ≥‘𝑁) ↔ ((bits‘𝐴) ∩ (ℤ≥‘𝑁)) = (bits‘𝐴))
44	42, 43	bitr4di 289	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((2↑𝑁) ∥ 𝐴 ↔ (bits‘𝐴) ⊆ (ℤ≥‘𝑁)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1539   ∈ wcel 2107   ≠ wne 2939   ∩ cin 3949   ⊆ wss 3950  𝒫 cpw 4599   class class class wbr 5142  –1-1→wf1 6557  ‘cfv 6560  (class class class)co 7432  ℂcc 11154  0cc0 11156   · cmul 11161   / cdiv 11921  ℕcn 12267  2c2 12322  ℕ₀cn0 12528  ℤcz 12615  ℤ_≥cuz 12879  ⌊cfl 13831  ↑cexp 14103   ∥ cdvds 16291  bitscbits 16457

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2707  ax-rep 5278  ax-sep 5295  ax-nul 5305  ax-pow 5364  ax-pr 5431  ax-un 7756  ax-inf2 9682  ax-cnex 11212  ax-resscn 11213  ax-1cn 11214  ax-icn 11215  ax-addcl 11216  ax-addrcl 11217  ax-mulcl 11218  ax-mulrcl 11219  ax-mulcom 11220  ax-addass 11221  ax-mulass 11222  ax-distr 11223  ax-i2m1 11224  ax-1ne0 11225  ax-1rid 11226  ax-rnegex 11227  ax-rrecex 11228  ax-cnre 11229  ax-pre-lttri 11230  ax-pre-lttrn 11231  ax-pre-ltadd 11232  ax-pre-mulgt0 11233  ax-pre-sup 11234

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-xor 1511  df-tru 1542  df-fal 1552  df-had 1593  df-cad 1606  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2815  df-nfc 2891  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3379  df-reu 3380  df-rab 3436  df-v 3481  df-sbc 3788  df-csb 3899  df-dif 3953  df-un 3955  df-in 3957  df-ss 3967  df-pss 3970  df-nul 4333  df-if 4525  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4907  df-int 4946  df-iun 4992  df-disj 5110  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5577  df-eprel 5583  df-po 5591  df-so 5592  df-fr 5636  df-se 5637  df-we 5638  df-xp 5690  df-rel 5691  df-cnv 5692  df-co 5693  df-dm 5694  df-rn 5695  df-res 5696  df-ima 5697  df-pred 6320  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6513  df-fun 6562  df-fn 6563  df-f 6564  df-f1 6565  df-fo 6566  df-f1o 6567  df-fv 6568  df-isom 6569  df-riota 7389  df-ov 7435  df-oprab 7436  df-mpo 7437  df-om 7889  df-1st 8015  df-2nd 8016  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8412  df-rdg 8451  df-1o 8507  df-2o 8508  df-oadd 8511  df-er 8746  df-map 8869  df-pm 8870  df-en 8987  df-dom 8988  df-sdom 8989  df-fin 8990  df-sup 9483  df-inf 9484  df-oi 9551  df-dju 9942  df-card 9980  df-pnf 11298  df-mnf 11299  df-xr 11300  df-ltxr 11301  df-le 11302  df-sub 11495  df-neg 11496  df-div 11922  df-nn 12268  df-2 12330  df-3 12331  df-n0 12529  df-xnn0 12602  df-z 12616  df-uz 12880  df-rp 13036  df-fz 13549  df-fzo 13696  df-fl 13833  df-mod 13911  df-seq 14044  df-exp 14104  df-hash 14371  df-cj 15139  df-re 15140  df-im 15141  df-sqrt 15275  df-abs 15276  df-clim 15525  df-sum 15724  df-dvds 16292  df-bits 16460  df-sad 16489

This theorem is referenced by:  bitsshft  16513