Theorem expnegico01 43156

Description: An integer greater than 1 to the power of a negative integer is in the closed-below, open-above interval between 0 and 1. (Contributed by AV, 24-May-2020.)

Assertion

Ref	Expression
expnegico01	⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → (𝐵↑𝑁) ∈ (0[,)1))

Proof of Theorem expnegico01

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eluzelre 11980	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) → 𝐵 ∈ ℝ)
2	1	adantr 474	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝐵 ∈ ℝ)
3		eluz2nn 12009	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) → 𝐵 ∈ ℕ)
4	3	nnne0d 11402	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) → 𝐵 ≠ 0)
5	4	adantr 474	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝐵 ≠ 0)
6		simpr 479	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℤ)
7	2, 5, 6	3jca 1164	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝑁 ∈ ℤ))
8	7	3adant3 1168	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → (𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝑁 ∈ ℤ))
9		reexpclz 13175	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐵↑𝑁) ∈ ℝ)
10	8, 9	syl 17	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → (𝐵↑𝑁) ∈ ℝ)
11		0red 10361	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → 0 ∈ ℝ)
12	1	3ad2ant1 1169	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → 𝐵 ∈ ℝ)
13	4	3ad2ant1 1169	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → 𝐵 ≠ 0)
14		simp2 1173	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → 𝑁 ∈ ℤ)
15	12, 13, 14	reexpclzd 13331	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → (𝐵↑𝑁) ∈ ℝ)
16	3	nngt0d 11401	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) → 0 < 𝐵)
17	16	3ad2ant1 1169	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → 0 < 𝐵)
18		expgt0 13188	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 0 < 𝐵) → 0 < (𝐵↑𝑁))
19	12, 14, 17, 18	syl3anc 1496	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → 0 < (𝐵↑𝑁))
20	11, 15, 19	ltled 10505	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → 0 ≤ (𝐵↑𝑁))
21		0zd 11717	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → 0 ∈ ℤ)
22		eluz2gt1 12044	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) → 1 < 𝐵)
23	22	3ad2ant1 1169	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → 1 < 𝐵)
24		simp3 1174	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → 𝑁 < 0)
25		ltexp2a 13207	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐵 ∧ 𝑁 < 0)) → (𝐵↑𝑁) < (𝐵↑0))
26	12, 14, 21, 23, 24, 25	syl32anc 1503	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → (𝐵↑𝑁) < (𝐵↑0))
27		eluzelcn 11981	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) → 𝐵 ∈ ℂ)
28	27	exp0d 13297	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) → (𝐵↑0) = 1)
29	28	eqcomd 2832	. . . 4 ⊢ (𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) → 1 = (𝐵↑0))
30	29	3ad2ant1 1169	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → 1 = (𝐵↑0))
31	26, 30	breqtrrd 4902	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → (𝐵↑𝑁) < 1)
32		0re 10359	. . . 4 ⊢ 0 ∈ ℝ
33		1xr 10417	. . . 4 ⊢ 1 ∈ ℝ*
34	32, 33	pm3.2i 464	. . 3 ⊢ (0 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ*)
35		elico2 12526	. . 3 ⊢ ((0 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ*) → ((𝐵↑𝑁) ∈ (0[,)1) ↔ ((𝐵↑𝑁) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐵↑𝑁) ∧ (𝐵↑𝑁) < 1)))
36	34, 35	mp1i 13	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → ((𝐵↑𝑁) ∈ (0[,)1) ↔ ((𝐵↑𝑁) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐵↑𝑁) ∧ (𝐵↑𝑁) < 1)))
37	10, 20, 31, 36	mpbir3and 1448	1 ⊢ ((𝐵 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 < 0) → (𝐵↑𝑁) ∈ (0[,)1))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 386   ∧ w3a 1113   = wceq 1658   ∈ wcel 2166   ≠ wne 3000   class class class wbr 4874  ‘cfv 6124  (class class class)co 6906  ℝcr 10252  0cc0 10253  1c1 10254  ℝ^*cxr 10391   < clt 10392   ≤ cle 10393  2c2 11407  ℤcz 11705  ℤ_≥cuz 11969  [,)cico 12466  ↑cexp 13155

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1896  ax-4 1910  ax-5 2011  ax-6 2077  ax-7 2114  ax-8 2168  ax-9 2175  ax-10 2194  ax-11 2209  ax-12 2222  ax-13 2391  ax-ext 2804  ax-sep 5006  ax-nul 5014  ax-pow 5066  ax-pr 5128  ax-un 7210  ax-cnex 10309  ax-resscn 10310  ax-1cn 10311  ax-icn 10312  ax-addcl 10313  ax-addrcl 10314  ax-mulcl 10315  ax-mulrcl 10316  ax-mulcom 10317  ax-addass 10318  ax-mulass 10319  ax-distr 10320  ax-i2m1 10321  ax-1ne0 10322  ax-1rid 10323  ax-rnegex 10324  ax-rrecex 10325  ax-cnre 10326  ax-pre-lttri 10327  ax-pre-lttrn 10328  ax-pre-ltadd 10329  ax-pre-mulgt0 10330

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 881  df-3or 1114  df-3an 1115  df-tru 1662  df-ex 1881  df-nf 1885  df-sb 2070  df-mo 2606  df-eu 2641  df-clab 2813  df-cleq 2819  df-clel 2822  df-nfc 2959  df-ne 3001  df-nel 3104  df-ral 3123  df-rex 3124  df-reu 3125  df-rmo 3126  df-rab 3127  df-v 3417  df-sbc 3664  df-csb 3759  df-dif 3802  df-un 3804  df-in 3806  df-ss 3813  df-pss 3815  df-nul 4146  df-if 4308  df-pw 4381  df-sn 4399  df-pr 4401  df-tp 4403  df-op 4405  df-uni 4660  df-iun 4743  df-br 4875  df-opab 4937  df-mpt 4954  df-tr 4977  df-id 5251  df-eprel 5256  df-po 5264  df-so 5265  df-fr 5302  df-we 5304  df-xp 5349  df-rel 5350  df-cnv 5351  df-co 5352  df-dm 5353  df-rn 5354  df-res 5355  df-ima 5356  df-pred 5921  df-ord 5967  df-on 5968  df-lim 5969  df-suc 5970  df-iota 6087  df-fun 6126  df-fn 6127  df-f 6128  df-f1 6129  df-fo 6130  df-f1o 6131  df-fv 6132  df-riota 6867  df-ov 6909  df-oprab 6910  df-mpt2 6911  df-om 7328  df-2nd 7430  df-wrecs 7673  df-recs 7735  df-rdg 7773  df-er 8010  df-en 8224  df-dom 8225  df-sdom 8226  df-pnf 10394  df-mnf 10395  df-xr 10396  df-ltxr 10397  df-le 10398  df-sub 10588  df-neg 10589  df-div 11011  df-nn 11352  df-2 11415  df-n0 11620  df-z 11706  df-uz 11970  df-rp 12114  df-ico 12470  df-seq 13097  df-exp 13156

This theorem is referenced by:  digexp  43249