Theorem dig2nn1st 48959

Description: The first (relevant) digit of a positive integer in a binary system is 1. (Contributed by AV, 26-May-2020.)

Assertion

Ref	Expression
dig2nn1st	⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((#b‘𝑁) − 1)(digit‘2)𝑁) = 1)

Proof of Theorem dig2nn1st

Step	Hyp	Ref	Expression
1		2nn 12230	. . . 4 ⊢ 2 ∈ ℕ
2	1	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈ ℕ)
3		blennnelnn 48930	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (#b‘𝑁) ∈ ℕ)
4		nnm1nn0 12454	. . . 4 ⊢ ((#b‘𝑁) ∈ ℕ → ((#b‘𝑁) − 1) ∈ ℕ0)
5	3, 4	syl 17	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((#b‘𝑁) − 1) ∈ ℕ0)
6		nnre 12164	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ)
7		nnnn0 12420	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
8	7	nn0ge0d 12477	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤ 𝑁)
9		elrege0 13382	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ (0[,)+∞) ↔ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑁))
10	6, 8, 9	sylanbrc 584	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ (0[,)+∞))
11		nn0digval 48954	. . 3 ⊢ ((2 ∈ ℕ ∧ ((#b‘𝑁) − 1) ∈ ℕ0 ∧ 𝑁 ∈ (0[,)+∞)) → (((#b‘𝑁) − 1)(digit‘2)𝑁) = ((⌊‘(𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1)))) mod 2))
12	2, 5, 10, 11	syl3anc 1374	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((#b‘𝑁) − 1)(digit‘2)𝑁) = ((⌊‘(𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1)))) mod 2))
13		n2dvds1 16307	. . . 4 ⊢ ¬ 2 ∥ 1
14		blennn 48929	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (#b‘𝑁) = ((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1))
15	14	oveq1d 7383	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((#b‘𝑁) − 1) = (((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1) − 1))
16		2z 12535	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 2 ∈ ℤ
17		uzid 12778	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (2 ∈ ℤ → 2 ∈ (ℤ≥‘2))
18	16, 17	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 2 ∈ (ℤ≥‘2)
19		nnrp 12929	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ+)
20		relogbzcl 26752	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((2 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℝ+) → (2 logb 𝑁) ∈ ℝ)
21	18, 19, 20	sylancr 588	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2 logb 𝑁) ∈ ℝ)
22	21	flcld 13730	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (⌊‘(2 logb 𝑁)) ∈ ℤ)
23	22	zcnd 12609	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (⌊‘(2 logb 𝑁)) ∈ ℂ)
24		pncan1 11573	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((⌊‘(2 logb 𝑁)) ∈ ℂ → (((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1) − 1) = (⌊‘(2 logb 𝑁)))
25	23, 24	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1) − 1) = (⌊‘(2 logb 𝑁)))
26	15, 25	eqtrd 2772	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((#b‘𝑁) − 1) = (⌊‘(2 logb 𝑁)))
27	26	oveq2d 7384	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2↑((#b‘𝑁) − 1)) = (2↑(⌊‘(2 logb 𝑁))))
28	27	oveq2d 7384	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1))) = (𝑁 / (2↑(⌊‘(2 logb 𝑁)))))
29	28	fveq2d 6846	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (⌊‘(𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1)))) = (⌊‘(𝑁 / (2↑(⌊‘(2 logb 𝑁))))))
30		fldivexpfllog2 48919	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℝ+ → (⌊‘(𝑁 / (2↑(⌊‘(2 logb 𝑁))))) = 1)
31	19, 30	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (⌊‘(𝑁 / (2↑(⌊‘(2 logb 𝑁))))) = 1)
32	29, 31	eqtrd 2772	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (⌊‘(𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1)))) = 1)
33	32	breq2d 5112	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2 ∥ (⌊‘(𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1)))) ↔ 2 ∥ 1))
34	13, 33	mtbiri 327	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ¬ 2 ∥ (⌊‘(𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1)))))
35		2re 12231	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ∈ ℝ
36	35	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ)
37	36, 5	reexpcld 14098	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2↑((#b‘𝑁) − 1)) ∈ ℝ)
38		2cnd 12235	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ)
39		2ne0 12261	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ≠ 0
40	39	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ≠ 0)
41	5	nn0zd 12525	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((#b‘𝑁) − 1) ∈ ℤ)
42	38, 40, 41	expne0d 14087	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2↑((#b‘𝑁) − 1)) ≠ 0)
43	6, 37, 42	redivcld 11981	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1))) ∈ ℝ)
44	43	flcld 13730	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (⌊‘(𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1)))) ∈ ℤ)
45		mod2eq1n2dvds 16286	. . . 4 ⊢ ((⌊‘(𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1)))) ∈ ℤ → (((⌊‘(𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1)))) mod 2) = 1 ↔ ¬ 2 ∥ (⌊‘(𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1))))))
46	44, 45	syl 17	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((⌊‘(𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1)))) mod 2) = 1 ↔ ¬ 2 ∥ (⌊‘(𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1))))))
47	34, 46	mpbird 257	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((⌊‘(𝑁 / (2↑((#b‘𝑁) − 1)))) mod 2) = 1)
48	12, 47	eqtrd 2772	1 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((#b‘𝑁) − 1)(digit‘2)𝑁) = 1)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   = wceq 1542   ∈ wcel 2114   ≠ wne 2933   class class class wbr 5100  ‘cfv 6500  (class class class)co 7368  ℂcc 11036  ℝcr 11037  0cc0 11038  1c1 11039   + caddc 11041  +∞cpnf 11175   ≤ cle 11179   − cmin 11376   / cdiv 11806  ℕcn 12157  2c2 12212  ℕ₀cn0 12413  ℤcz 12500  ℤ_≥cuz 12763  ℝ⁺crp 12917  [,)cico 13275  ⌊cfl 13722   mod cmo 13801  ↑cexp 13996   ∥ cdvds 16191   log_b clogb 26742  #_bcblen 48923  digitcdig 48949

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 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5226  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690  ax-inf2 9562  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115  ax-pre-sup 11116  ax-addf 11117

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3352  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-tp 4587  df-op 4589  df-uni 4866  df-int 4905  df-iun 4950  df-iin 4951  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-se 5586  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-isom 6509  df-riota 7325  df-ov 7371  df-oprab 7372  df-mpo 7373  df-of 7632  df-om 7819  df-1st 7943  df-2nd 7944  df-supp 8113  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-1o 8407  df-2o 8408  df-er 8645  df-map 8777  df-pm 8778  df-ixp 8848  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-fin 8899  df-fsupp 9277  df-fi 9326  df-sup 9357  df-inf 9358  df-oi 9427  df-card 9863  df-pnf 11180  df-mnf 11181  df-xr 11182  df-ltxr 11183  df-le 11184  df-sub 11378  df-neg 11379  df-div 11807  df-nn 12158  df-2 12220  df-3 12221  df-4 12222  df-5 12223  df-6 12224  df-7 12225  df-8 12226  df-9 12227  df-n0 12414  df-z 12501  df-dec 12620  df-uz 12764  df-q 12874  df-rp 12918  df-xneg 13038  df-xadd 13039  df-xmul 13040  df-ioo 13277  df-ioc 13278  df-ico 13279  df-icc 13280  df-fz 13436  df-fzo 13583  df-fl 13724  df-mod 13802  df-seq 13937  df-exp 13997  df-fac 14209  df-bc 14238  df-hash 14266  df-shft 15002  df-cj 15034  df-re 15035  df-im 15036  df-sqrt 15170  df-abs 15171  df-limsup 15406  df-clim 15423  df-rlim 15424  df-sum 15622  df-ef 16002  df-sin 16004  df-cos 16005  df-pi 16007  df-dvds 16192  df-struct 17086  df-sets 17103  df-slot 17121  df-ndx 17133  df-base 17149  df-ress 17170  df-plusg 17202  df-mulr 17203  df-starv 17204  df-sca 17205  df-vsca 17206  df-ip 17207  df-tset 17208  df-ple 17209  df-ds 17211  df-unif 17212  df-hom 17213  df-cco 17214  df-rest 17354  df-topn 17355  df-0g 17373  df-gsum 17374  df-topgen 17375  df-pt 17376  df-prds 17379  df-xrs 17435  df-qtop 17440  df-imas 17441  df-xps 17443  df-mre 17517  df-mrc 17518  df-acs 17520  df-mgm 18577  df-sgrp 18656  df-mnd 18672  df-submnd 18721  df-mulg 19010  df-cntz 19258  df-cmn 19723  df-psmet 21313  df-xmet 21314  df-met 21315  df-bl 21316  df-mopn 21317  df-fbas 21318  df-fg 21319  df-cnfld 21322  df-top 22850  df-topon 22867  df-topsp 22889  df-bases 22902  df-cld 22975  df-ntr 22976  df-cls 22977  df-nei 23054  df-lp 23092  df-perf 23093  df-cn 23183  df-cnp 23184  df-haus 23271  df-tx 23518  df-hmeo 23711  df-fil 23802  df-fm 23894  df-flim 23895  df-flf 23896  df-xms 24276  df-ms 24277  df-tms 24278  df-cncf 24839  df-limc 25835  df-dv 25836  df-log 26533  df-cxp 26534  df-logb 26743  df-blen 48924  df-dig 48950

This theorem is referenced by: (None)