MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ex-ind-dvds Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ex-ind-dvds 28234
Description: Example of a proof by induction (divisibility result). (Contributed by Stanislas Polu, 9-Mar-2020.) (Revised by BJ, 24-Mar-2020.)
Assertion
Ref Expression
ex-ind-dvds (𝑁 ∈ ℕ0 → 3 ∥ ((4↑𝑁) + 2))

Proof of Theorem ex-ind-dvds
Dummy variables 𝑘 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq2 7158 . . . 4 (𝑘 = 0 → (4↑𝑘) = (4↑0))
21oveq1d 7165 . . 3 (𝑘 = 0 → ((4↑𝑘) + 2) = ((4↑0) + 2))
32breq2d 5071 . 2 (𝑘 = 0 → (3 ∥ ((4↑𝑘) + 2) ↔ 3 ∥ ((4↑0) + 2)))
4 oveq2 7158 . . . 4 (𝑘 = 𝑛 → (4↑𝑘) = (4↑𝑛))
54oveq1d 7165 . . 3 (𝑘 = 𝑛 → ((4↑𝑘) + 2) = ((4↑𝑛) + 2))
65breq2d 5071 . 2 (𝑘 = 𝑛 → (3 ∥ ((4↑𝑘) + 2) ↔ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)))
7 oveq2 7158 . . . 4 (𝑘 = (𝑛 + 1) → (4↑𝑘) = (4↑(𝑛 + 1)))
87oveq1d 7165 . . 3 (𝑘 = (𝑛 + 1) → ((4↑𝑘) + 2) = ((4↑(𝑛 + 1)) + 2))
98breq2d 5071 . 2 (𝑘 = (𝑛 + 1) → (3 ∥ ((4↑𝑘) + 2) ↔ 3 ∥ ((4↑(𝑛 + 1)) + 2)))
10 oveq2 7158 . . . 4 (𝑘 = 𝑁 → (4↑𝑘) = (4↑𝑁))
1110oveq1d 7165 . . 3 (𝑘 = 𝑁 → ((4↑𝑘) + 2) = ((4↑𝑁) + 2))
1211breq2d 5071 . 2 (𝑘 = 𝑁 → (3 ∥ ((4↑𝑘) + 2) ↔ 3 ∥ ((4↑𝑁) + 2)))
13 3z 12009 . . . 4 3 ∈ ℤ
14 iddvds 15617 . . . 4 (3 ∈ ℤ → 3 ∥ 3)
1513, 14ax-mp 5 . . 3 3 ∥ 3
16 4nn0 11910 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
1716numexp0 16406 . . . . 5 (4↑0) = 1
1817oveq1i 7160 . . . 4 ((4↑0) + 2) = (1 + 2)
19 1p2e3 11774 . . . 4 (1 + 2) = 3
2018, 19eqtri 2844 . . 3 ((4↑0) + 2) = 3
2115, 20breqtrri 5086 . 2 3 ∥ ((4↑0) + 2)
2213a1i 11 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → 3 ∈ ℤ)
2316a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ0 → 4 ∈ ℕ0)
24 id 22 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ0)
2523, 24nn0expcld 13601 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ0 → (4↑𝑛) ∈ ℕ0)
2625nn0zd 12079 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ0 → (4↑𝑛) ∈ ℤ)
2726adantr 483 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → (4↑𝑛) ∈ ℤ)
28 2z 12008 . . . . . . . 8 2 ∈ ℤ
2928a1i 11 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → 2 ∈ ℤ)
3027, 29zaddcld 12085 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → ((4↑𝑛) + 2) ∈ ℤ)
31 4z 12010 . . . . . . 7 4 ∈ ℤ
3231a1i 11 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → 4 ∈ ℤ)
33 simpr 487 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2))
3422, 30, 32, 33dvdsmultr1d 15642 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → 3 ∥ (((4↑𝑛) + 2) · 4))
35 dvdsmul1 15625 . . . . . . 7 ((3 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℤ) → 3 ∥ (3 · 2))
3613, 28, 35mp2an 690 . . . . . 6 3 ∥ (3 · 2)
3736a1i 11 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → 3 ∥ (3 · 2))
3816a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → 4 ∈ ℕ0)
39 simpl 485 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → 𝑛 ∈ ℕ0)
4038, 39nn0expcld 13601 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → (4↑𝑛) ∈ ℕ0)
4140nn0zd 12079 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → (4↑𝑛) ∈ ℤ)
4241, 29zaddcld 12085 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → ((4↑𝑛) + 2) ∈ ℤ)
4342, 32zmulcld 12087 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → (((4↑𝑛) + 2) · 4) ∈ ℤ)
4422, 29zmulcld 12087 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → (3 · 2) ∈ ℤ)
4522, 34, 37, 43, 44dvds2subd 15639 . . . 4 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → 3 ∥ ((((4↑𝑛) + 2) · 4) − (3 · 2)))
4625nn0cnd 11951 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ0 → (4↑𝑛) ∈ ℂ)
47 2cnd 11709 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ0 → 2 ∈ ℂ)
48 4cn 11716 . . . . . . . . 9 4 ∈ ℂ
4948a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ0 → 4 ∈ ℂ)
5046, 47, 49adddird 10660 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ0 → (((4↑𝑛) + 2) · 4) = (((4↑𝑛) · 4) + (2 · 4)))
5150oveq1d 7165 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((((4↑𝑛) + 2) · 4) − (2 · 3)) = ((((4↑𝑛) · 4) + (2 · 4)) − (2 · 3)))
52 3cn 11712 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℂ
53 2cn 11706 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
5452, 53mulcomi 10643 . . . . . . . 8 (3 · 2) = (2 · 3)
5554a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ0 → (3 · 2) = (2 · 3))
5655oveq2d 7166 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((((4↑𝑛) + 2) · 4) − (3 · 2)) = ((((4↑𝑛) + 2) · 4) − (2 · 3)))
5749, 24expp1d 13505 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ0 → (4↑(𝑛 + 1)) = ((4↑𝑛) · 4))
58 ax-1cn 10589 . . . . . . . . . . . 12 1 ∈ ℂ
59 3p1e4 11776 . . . . . . . . . . . . . 14 (3 + 1) = 4
6052, 58, 59addcomli 10826 . . . . . . . . . . . . 13 (1 + 3) = 4
6160eqcomi 2830 . . . . . . . . . . . 12 4 = (1 + 3)
6258, 52, 61mvrraddi 10897 . . . . . . . . . . 11 (4 − 3) = 1
6362oveq2i 7161 . . . . . . . . . 10 (2 · (4 − 3)) = (2 · 1)
6453, 48, 52subdii 11083 . . . . . . . . . 10 (2 · (4 − 3)) = ((2 · 4) − (2 · 3))
65 2t1e2 11794 . . . . . . . . . 10 (2 · 1) = 2
6663, 64, 653eqtr3ri 2853 . . . . . . . . 9 2 = ((2 · 4) − (2 · 3))
6766a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ0 → 2 = ((2 · 4) − (2 · 3)))
6857, 67oveq12d 7168 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((4↑(𝑛 + 1)) + 2) = (((4↑𝑛) · 4) + ((2 · 4) − (2 · 3))))
6946, 49mulcld 10655 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((4↑𝑛) · 4) ∈ ℂ)
7047, 49mulcld 10655 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ0 → (2 · 4) ∈ ℂ)
7152a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ0 → 3 ∈ ℂ)
7247, 71mulcld 10655 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ0 → (2 · 3) ∈ ℂ)
7369, 70, 72addsubassd 11011 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((((4↑𝑛) · 4) + (2 · 4)) − (2 · 3)) = (((4↑𝑛) · 4) + ((2 · 4) − (2 · 3))))
7468, 73eqtr4d 2859 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((4↑(𝑛 + 1)) + 2) = ((((4↑𝑛) · 4) + (2 · 4)) − (2 · 3)))
7551, 56, 743eqtr4rd 2867 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((4↑(𝑛 + 1)) + 2) = ((((4↑𝑛) + 2) · 4) − (3 · 2)))
7675adantr 483 . . . 4 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → ((4↑(𝑛 + 1)) + 2) = ((((4↑𝑛) + 2) · 4) − (3 · 2)))
7745, 76breqtrrd 5087 . . 3 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 2)) → 3 ∥ ((4↑(𝑛 + 1)) + 2))
7877ex 415 . 2 (𝑛 ∈ ℕ0 → (3 ∥ ((4↑𝑛) + 2) → 3 ∥ ((4↑(𝑛 + 1)) + 2)))
793, 6, 9, 12, 21, 78nn0ind 12071 1 (𝑁 ∈ ℕ0 → 3 ∥ ((4↑𝑁) + 2))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 398   = wceq 1533  wcel 2110   class class class wbr 5059  (class class class)co 7150  cc 10529  0cc0 10531  1c1 10532   + caddc 10534   · cmul 10536  cmin 10864  2c2 11686  3c3 11687  4c4 11688  0cn0 11891  cz 11975  cexp 13423  cdvds 15601
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 1907  ax-6 1966  ax-7 2011  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2156  ax-12 2172  ax-ext 2793  ax-sep 5196  ax-nul 5203  ax-pow 5259  ax-pr 5322  ax-un 7455  ax-cnex 10587  ax-resscn 10588  ax-1cn 10589  ax-icn 10590  ax-addcl 10591  ax-addrcl 10592  ax-mulcl 10593  ax-mulrcl 10594  ax-mulcom 10595  ax-addass 10596  ax-mulass 10597  ax-distr 10598  ax-i2m1 10599  ax-1ne0 10600  ax-1rid 10601  ax-rnegex 10602  ax-rrecex 10603  ax-cnre 10604  ax-pre-lttri 10605  ax-pre-lttrn 10606  ax-pre-ltadd 10607  ax-pre-mulgt0 10608
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1536  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2066  df-mo 2618  df-eu 2650  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rab 3147  df-v 3497  df-sbc 3773  df-csb 3884  df-dif 3939  df-un 3941  df-in 3943  df-ss 3952  df-pss 3954  df-nul 4292  df-if 4468  df-pw 4541  df-sn 4562  df-pr 4564  df-tp 4566  df-op 4568  df-uni 4833  df-iun 4914  df-br 5060  df-opab 5122  df-mpt 5140  df-tr 5166  df-id 5455  df-eprel 5460  df-po 5469  df-so 5470  df-fr 5509  df-we 5511  df-xp 5556  df-rel 5557  df-cnv 5558  df-co 5559  df-dm 5560  df-rn 5561  df-res 5562  df-ima 5563  df-pred 6143  df-ord 6189  df-on 6190  df-lim 6191  df-suc 6192  df-iota 6309  df-fun 6352  df-fn 6353  df-f 6354  df-f1 6355  df-fo 6356  df-f1o 6357  df-fv 6358  df-riota 7108  df-ov 7153  df-oprab 7154  df-mpo 7155  df-om 7575  df-2nd 7684  df-wrecs 7941  df-recs 8002  df-rdg 8040  df-er 8283  df-en 8504  df-dom 8505  df-sdom 8506  df-pnf 10671  df-mnf 10672  df-xr 10673  df-ltxr 10674  df-le 10675  df-sub 10866  df-neg 10867  df-nn 11633  df-2 11694  df-3 11695  df-4 11696  df-n0 11892  df-z 11976  df-uz 12238  df-seq 13364  df-exp 13424  df-dvds 15602
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator