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Theorem expdioph 38267
Description: The exponential function is Diophantine. This result completes and encapsulates our development using Pell equation solution sequences and is sometimes regarded as Matiyasevich's theorem properly. (Contributed by Stefan O'Rear, 17-Oct-2014.)
Assertion
Ref Expression
expdioph {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))} ∈ (Dioph‘3)

Proof of Theorem expdioph
StepHypRef Expression
1 pm4.42 1076 . . . 4 ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∨ ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ ¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ)))
2 ancom 452 . . . . . 6 (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ↔ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))))
3 elmapi 8082 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → 𝑎:(1...3)⟶ℕ0)
4 df-2 11335 . . . . . . . . . . . . . . 15 2 = (1 + 1)
5 df-3 11336 . . . . . . . . . . . . . . . 16 3 = (2 + 1)
6 ssid 3783 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (1...3) ⊆ (1...3)
75, 6jm2.27dlem5 38257 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1...2) ⊆ (1...3)
84, 7jm2.27dlem5 38257 . . . . . . . . . . . . . 14 (1...1) ⊆ (1...3)
9 1nn 11287 . . . . . . . . . . . . . . 15 1 ∈ ℕ
109jm2.27dlem3 38255 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ (1...1)
118, 10sselii 3758 . . . . . . . . . . . . 13 1 ∈ (1...3)
12 ffvelrn 6547 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎:(1...3)⟶ℕ0 ∧ 1 ∈ (1...3)) → (𝑎‘1) ∈ ℕ0)
133, 11, 12sylancl 580 . . . . . . . . . . . 12 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (𝑎‘1) ∈ ℕ0)
1413adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (𝑎‘1) ∈ ℕ0)
15 elnn0 11540 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎‘1) ∈ ℕ0 ↔ ((𝑎‘1) ∈ ℕ ∨ (𝑎‘1) = 0))
1614, 15sylib 209 . . . . . . . . . 10 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘1) ∈ ℕ ∨ (𝑎‘1) = 0))
17 elnn1uz2 11966 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎‘1) ∈ ℕ ↔ ((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)))
1817biimpi 207 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎‘1) ∈ ℕ → ((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)))
1918orim1i 933 . . . . . . . . . 10 (((𝑎‘1) ∈ ℕ ∨ (𝑎‘1) = 0) → (((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∨ (𝑎‘1) = 0))
2016, 19syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∨ (𝑎‘1) = 0))
2120biantrurd 528 . . . . . . . 8 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∨ (𝑎‘1) = 0) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
22 andir 1031 . . . . . . . . . 10 (((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∨ (𝑎‘1) = 0) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
23 andir 1031 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ (((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
2423orbi1i 937 . . . . . . . . . 10 (((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
2522, 24bitri 266 . . . . . . . . 9 (((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∨ (𝑎‘1) = 0) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
26 nnz 11646 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑎‘2) ∈ ℕ → (𝑎‘2) ∈ ℤ)
27 1exp 13096 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑎‘2) ∈ ℤ → (1↑(𝑎‘2)) = 1)
2826, 27syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑎‘2) ∈ ℕ → (1↑(𝑎‘2)) = 1)
2928adantl 473 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (1↑(𝑎‘2)) = 1)
3029eqeq2d 2775 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘3) = (1↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 1))
31 oveq1 6849 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑎‘1) = 1 → ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) = (1↑(𝑎‘2)))
3231eqeq2d 2775 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎‘1) = 1 → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = (1↑(𝑎‘2))))
3332bibi1d 334 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎‘1) = 1 → (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 1) ↔ ((𝑎‘3) = (1↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 1)))
3430, 33syl5ibrcom 238 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘1) = 1 → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 1)))
3534pm5.32d 572 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1)))
36 iba 523 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎‘2) ∈ ℕ → ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ↔ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ)))
3736adantl 473 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ↔ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ)))
3837anbi1d 623 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
3935, 38orbi12d 942 . . . . . . . . . 10 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ↔ (((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))))))
40 0exp 13102 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎‘2) ∈ ℕ → (0↑(𝑎‘2)) = 0)
4140adantl 473 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (0↑(𝑎‘2)) = 0)
4241eqeq2d 2775 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘3) = (0↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 0))
43 oveq1 6849 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎‘1) = 0 → ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) = (0↑(𝑎‘2)))
4443eqeq2d 2775 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎‘1) = 0 → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = (0↑(𝑎‘2))))
4544bibi1d 334 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎‘1) = 0 → (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 0) ↔ ((𝑎‘3) = (0↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 0)))
4642, 45syl5ibrcom 238 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘1) = 0 → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 0)))
4746pm5.32d 572 . . . . . . . . . 10 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)))
4839, 47orbi12d 942 . . . . . . . . 9 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ∨ ((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))))
4925, 48syl5bb 274 . . . . . . . 8 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → (((((𝑎‘1) = 1 ∨ (𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2)) ∨ (𝑎‘1) = 0) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))))
5021, 49bitrd 270 . . . . . . 7 ((𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))))
5150pm5.32da 574 . . . . . 6 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)))))
522, 51syl5bb 274 . . . . 5 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ↔ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)))))
53 ancom 452 . . . . . 6 (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ ¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ↔ (¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))))
54 2nn 11345 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ ℕ
5554jm2.27dlem3 38255 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ (1...2)
567, 55sselii 3758 . . . . . . . . . 10 2 ∈ (1...3)
57 ffvelrn 6547 . . . . . . . . . 10 ((𝑎:(1...3)⟶ℕ0 ∧ 2 ∈ (1...3)) → (𝑎‘2) ∈ ℕ0)
583, 56, 57sylancl 580 . . . . . . . . 9 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (𝑎‘2) ∈ ℕ0)
59 elnn0 11540 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎‘2) ∈ ℕ0 ↔ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∨ (𝑎‘2) = 0))
60 pm2.53 877 . . . . . . . . . . 11 (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∨ (𝑎‘2) = 0) → (¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ → (𝑎‘2) = 0))
6159, 60sylbi 208 . . . . . . . . . 10 ((𝑎‘2) ∈ ℕ0 → (¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ → (𝑎‘2) = 0))
62 0nnn 11309 . . . . . . . . . . 11 ¬ 0 ∈ ℕ
63 eleq1 2832 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎‘2) = 0 → ((𝑎‘2) ∈ ℕ ↔ 0 ∈ ℕ))
6462, 63mtbiri 318 . . . . . . . . . 10 ((𝑎‘2) = 0 → ¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ)
6561, 64impbid1 216 . . . . . . . . 9 ((𝑎‘2) ∈ ℕ0 → (¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ ↔ (𝑎‘2) = 0))
6658, 65syl 17 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ ↔ (𝑎‘2) = 0))
6766anbi1d 623 . . . . . . 7 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))))
6813nn0cnd 11600 . . . . . . . . . . 11 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (𝑎‘1) ∈ ℂ)
6968exp0d 13209 . . . . . . . . . 10 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((𝑎‘1)↑0) = 1)
7069eqeq2d 2775 . . . . . . . . 9 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑0) ↔ (𝑎‘3) = 1))
71 oveq2 6850 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎‘2) = 0 → ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) = ((𝑎‘1)↑0))
7271eqeq2d 2775 . . . . . . . . . 10 ((𝑎‘2) = 0 → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑0)))
7372bibi1d 334 . . . . . . . . 9 ((𝑎‘2) = 0 → (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 1) ↔ ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑0) ↔ (𝑎‘3) = 1)))
7470, 73syl5ibrcom 238 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((𝑎‘2) = 0 → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (𝑎‘3) = 1)))
7574pm5.32d 572 . . . . . . 7 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1)))
7667, 75bitrd 270 . . . . . 6 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))) ↔ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1)))
7753, 76syl5bb 274 . . . . 5 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → (((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ ¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ↔ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1)))
7852, 77orbi12d 942 . . . 4 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∨ ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ∧ ¬ (𝑎‘2) ∈ ℕ)) ↔ (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))) ∨ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1))))
791, 78syl5bb 274 . . 3 (𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) → ((𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)) ↔ (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))) ∨ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1))))
8079rabbiia 3333 . 2 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))} = {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))) ∨ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1))}
81 3nn0 11558 . . . . 5 3 ∈ ℕ0
82 ovex 6874 . . . . . 6 (1...3) ∈ V
83 mzpproj 37978 . . . . . 6 (((1...3) ∈ V ∧ 2 ∈ (1...3)) → (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘2)) ∈ (mzPoly‘(1...3)))
8482, 56, 83mp2an 683 . . . . 5 (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘2)) ∈ (mzPoly‘(1...3))
85 elnnrabdioph 38049 . . . . 5 ((3 ∈ ℕ0 ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘2)) ∈ (mzPoly‘(1...3))) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘2) ∈ ℕ} ∈ (Dioph‘3))
8681, 84, 85mp2an 683 . . . 4 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘2) ∈ ℕ} ∈ (Dioph‘3)
87 mzpproj 37978 . . . . . . . . 9 (((1...3) ∈ V ∧ 1 ∈ (1...3)) → (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘1)) ∈ (mzPoly‘(1...3)))
8882, 11, 87mp2an 683 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘1)) ∈ (mzPoly‘(1...3))
89 1z 11654 . . . . . . . . 9 1 ∈ ℤ
90 mzpconstmpt 37981 . . . . . . . . 9 (((1...3) ∈ V ∧ 1 ∈ ℤ) → (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ 1) ∈ (mzPoly‘(1...3)))
9182, 89, 90mp2an 683 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ 1) ∈ (mzPoly‘(1...3))
92 eqrabdioph 38019 . . . . . . . 8 ((3 ∈ ℕ0 ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘1)) ∈ (mzPoly‘(1...3)) ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ 1) ∈ (mzPoly‘(1...3))) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘1) = 1} ∈ (Dioph‘3))
9381, 88, 91, 92mp3an 1585 . . . . . . 7 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘1) = 1} ∈ (Dioph‘3)
94 3nn 11351 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℕ
9594jm2.27dlem3 38255 . . . . . . . . 9 3 ∈ (1...3)
96 mzpproj 37978 . . . . . . . . 9 (((1...3) ∈ V ∧ 3 ∈ (1...3)) → (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘3)) ∈ (mzPoly‘(1...3)))
9782, 95, 96mp2an 683 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘3)) ∈ (mzPoly‘(1...3))
98 eqrabdioph 38019 . . . . . . . 8 ((3 ∈ ℕ0 ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘3)) ∈ (mzPoly‘(1...3)) ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ 1) ∈ (mzPoly‘(1...3))) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 1} ∈ (Dioph‘3))
9981, 97, 91, 98mp3an 1585 . . . . . . 7 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 1} ∈ (Dioph‘3)
100 anrabdioph 38022 . . . . . . 7 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘1) = 1} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 1} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1)} ∈ (Dioph‘3))
10193, 99, 100mp2an 683 . . . . . 6 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1)} ∈ (Dioph‘3)
102 expdiophlem2 38266 . . . . . 6 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))} ∈ (Dioph‘3)
103 orrabdioph 38023 . . . . . 6 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1)} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))))} ∈ (Dioph‘3))
104101, 102, 103mp2an 683 . . . . 5 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))))} ∈ (Dioph‘3)
105 eq0rabdioph 38018 . . . . . . 7 ((3 ∈ ℕ0 ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘1)) ∈ (mzPoly‘(1...3))) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘1) = 0} ∈ (Dioph‘3))
10681, 88, 105mp2an 683 . . . . . 6 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘1) = 0} ∈ (Dioph‘3)
107 eq0rabdioph 38018 . . . . . . 7 ((3 ∈ ℕ0 ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘3)) ∈ (mzPoly‘(1...3))) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 0} ∈ (Dioph‘3))
10881, 97, 107mp2an 683 . . . . . 6 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 0} ∈ (Dioph‘3)
109 anrabdioph 38022 . . . . . 6 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘1) = 0} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 0} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)} ∈ (Dioph‘3))
110106, 108, 109mp2an 683 . . . . 5 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)} ∈ (Dioph‘3)
111 orrabdioph 38023 . . . . 5 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))))} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))} ∈ (Dioph‘3))
112104, 110, 111mp2an 683 . . . 4 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))} ∈ (Dioph‘3)
113 anrabdioph 38022 . . . 4 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘2) ∈ ℕ} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)))} ∈ (Dioph‘3))
11486, 112, 113mp2an 683 . . 3 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)))} ∈ (Dioph‘3)
115 eq0rabdioph 38018 . . . . 5 ((3 ∈ ℕ0 ∧ (𝑎 ∈ (ℤ ↑𝑚 (1...3)) ↦ (𝑎‘2)) ∈ (mzPoly‘(1...3))) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘2) = 0} ∈ (Dioph‘3))
11681, 84, 115mp2an 683 . . . 4 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘2) = 0} ∈ (Dioph‘3)
117 anrabdioph 38022 . . . 4 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘2) = 0} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = 1} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1)} ∈ (Dioph‘3))
118116, 99, 117mp2an 683 . . 3 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1)} ∈ (Dioph‘3)
119 orrabdioph 38023 . . 3 (({𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0)))} ∈ (Dioph‘3) ∧ {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1)} ∈ (Dioph‘3)) → {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))) ∨ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1))} ∈ (Dioph‘3))
120114, 118, 119mp2an 683 . 2 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (((𝑎‘2) ∈ ℕ ∧ ((((𝑎‘1) = 1 ∧ (𝑎‘3) = 1) ∨ (((𝑎‘1) ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑎‘2) ∈ ℕ) ∧ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2)))) ∨ ((𝑎‘1) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 0))) ∨ ((𝑎‘2) = 0 ∧ (𝑎‘3) = 1))} ∈ (Dioph‘3)
12180, 120eqeltri 2840 1 {𝑎 ∈ (ℕ0𝑚 (1...3)) ∣ (𝑎‘3) = ((𝑎‘1)↑(𝑎‘2))} ∈ (Dioph‘3)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 197  wa 384  wo 873   = wceq 1652  wcel 2155  {crab 3059  Vcvv 3350  cmpt 4888  wf 6064  cfv 6068  (class class class)co 6842  𝑚 cmap 8060  0cc0 10189  1c1 10190  cn 11274  2c2 11327  3c3 11328  0cn0 11538  cz 11624  cuz 11886  ...cfz 12533  cexp 13067  mzPolycmzp 37963  Diophcdioph 37996
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-rep 4930  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-inf2 8753  ax-cnex 10245  ax-resscn 10246  ax-1cn 10247  ax-icn 10248  ax-addcl 10249  ax-addrcl 10250  ax-mulcl 10251  ax-mulrcl 10252  ax-mulcom 10253  ax-addass 10254  ax-mulass 10255  ax-distr 10256  ax-i2m1 10257  ax-1ne0 10258  ax-1rid 10259  ax-rnegex 10260  ax-rrecex 10261  ax-cnre 10262  ax-pre-lttri 10263  ax-pre-lttrn 10264  ax-pre-ltadd 10265  ax-pre-mulgt0 10266  ax-pre-sup 10267  ax-addf 10268  ax-mulf 10269
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-fal 1666  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-int 4634  df-iun 4678  df-iin 4679  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-se 5237  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-isom 6077  df-riota 6803  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-of 7095  df-om 7264  df-1st 7366  df-2nd 7367  df-supp 7498  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-1o 7764  df-2o 7765  df-oadd 7768  df-omul 7769  df-er 7947  df-map 8062  df-pm 8063  df-ixp 8114  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-fin 8164  df-fsupp 8483  df-fi 8524  df-sup 8555  df-inf 8556  df-oi 8622  df-card 9016  df-acn 9019  df-cda 9243  df-pnf 10330  df-mnf 10331  df-xr 10332  df-ltxr 10333  df-le 10334  df-sub 10522  df-neg 10523  df-div 10939  df-nn 11275  df-2 11335  df-3 11336  df-4 11337  df-5 11338  df-6 11339  df-7 11340  df-8 11341  df-9 11342  df-n0 11539  df-xnn0 11611  df-z 11625  df-dec 11741  df-uz 11887  df-q 11990  df-rp 12029  df-xneg 12146  df-xadd 12147  df-xmul 12148  df-ioo 12381  df-ioc 12382  df-ico 12383  df-icc 12384  df-fz 12534  df-fzo 12674  df-fl 12801  df-mod 12877  df-seq 13009  df-exp 13068  df-fac 13265  df-bc 13294  df-hash 13322  df-shft 14092  df-cj 14124  df-re 14125  df-im 14126  df-sqrt 14260  df-abs 14261  df-limsup 14487  df-clim 14504  df-rlim 14505  df-sum 14702  df-ef 15080  df-sin 15082  df-cos 15083  df-pi 15085  df-dvds 15266  df-gcd 15498  df-prm 15666  df-numer 15722  df-denom 15723  df-struct 16132  df-ndx 16133  df-slot 16134  df-base 16136  df-sets 16137  df-ress 16138  df-plusg 16227  df-mulr 16228  df-starv 16229  df-sca 16230  df-vsca 16231  df-ip 16232  df-tset 16233  df-ple 16234  df-ds 16236  df-unif 16237  df-hom 16238  df-cco 16239  df-rest 16349  df-topn 16350  df-0g 16368  df-gsum 16369  df-topgen 16370  df-pt 16371  df-prds 16374  df-xrs 16428  df-qtop 16433  df-imas 16434  df-xps 16436  df-mre 16512  df-mrc 16513  df-acs 16515  df-mgm 17508  df-sgrp 17550  df-mnd 17561  df-submnd 17602  df-mulg 17808  df-cntz 18013  df-cmn 18461  df-psmet 20011  df-xmet 20012  df-met 20013  df-bl 20014  df-mopn 20015  df-fbas 20016  df-fg 20017  df-cnfld 20020  df-top 20978  df-topon 20995  df-topsp 21017  df-bases 21030  df-cld 21103  df-ntr 21104  df-cls 21105  df-nei 21182  df-lp 21220  df-perf 21221  df-cn 21311  df-cnp 21312  df-haus 21399  df-tx 21645  df-hmeo 21838  df-fil 21929  df-fm 22021  df-flim 22022  df-flf 22023  df-xms 22404  df-ms 22405  df-tms 22406  df-cncf 22960  df-limc 23921  df-dv 23922  df-log 24594  df-mzpcl 37964  df-mzp 37965  df-dioph 37997  df-squarenn 38083  df-pell1qr 38084  df-pell14qr 38085  df-pell1234qr 38086  df-pellfund 38087  df-rmx 38144  df-rmy 38145
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