Users' Mathboxes Mathbox for metakunt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  fac2xp3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fac2xp3 41563
Description: Factorial of 2x+3, sublemma for sublemma for AKS. (Contributed by metakunt, 19-Apr-2024.)
Assertion
Ref Expression
fac2xp3 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท (((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3))))

Proof of Theorem fac2xp3
StepHypRef Expression
1 2cn 12288 . . . . . . . . 9 2 โˆˆ โ„‚
2 nn0cn 12483 . . . . . . . . 9 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚)
3 mulcl 11193 . . . . . . . . 9 ((2 โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚) โ†’ (2 ยท ๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚)
41, 2, 3sylancr 586 . . . . . . . 8 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (2 ยท ๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚)
5 ax-1cn 11167 . . . . . . . . 9 1 โˆˆ โ„‚
6 addass 11196 . . . . . . . . 9 (((2 ยท ๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚ โˆง 2 โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„‚) โ†’ (((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) + 1) = ((2 ยท ๐‘ฅ) + (2 + 1)))
71, 5, 6mp3an23 1449 . . . . . . . 8 ((2 ยท ๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚ โ†’ (((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) + 1) = ((2 ยท ๐‘ฅ) + (2 + 1)))
84, 7syl 17 . . . . . . 7 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) + 1) = ((2 ยท ๐‘ฅ) + (2 + 1)))
9 df-3 12277 . . . . . . . . 9 3 = (2 + 1)
109a1i 11 . . . . . . . 8 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ 3 = (2 + 1))
1110oveq2d 7420 . . . . . . 7 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3) = ((2 ยท ๐‘ฅ) + (2 + 1)))
128, 11eqtr4d 2769 . . . . . 6 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) + 1) = ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3))
1312fveq2d 6888 . . . . 5 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜(((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) + 1)) = (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)))
14 2nn0 12490 . . . . . . . 8 2 โˆˆ โ„•0
15 nn0mulcl 12509 . . . . . . . 8 ((2 โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„•0) โ†’ (2 ยท ๐‘ฅ) โˆˆ โ„•0)
1614, 15mpan 687 . . . . . . 7 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (2 ยท ๐‘ฅ) โˆˆ โ„•0)
17 nn0addcl 12508 . . . . . . . 8 (((2 ยท ๐‘ฅ) โˆˆ โ„•0 โˆง 2 โˆˆ โ„•0) โ†’ ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) โˆˆ โ„•0)
1814, 17mpan2 688 . . . . . . 7 ((2 ยท ๐‘ฅ) โˆˆ โ„•0 โ†’ ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) โˆˆ โ„•0)
1916, 18syl 17 . . . . . 6 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) โˆˆ โ„•0)
20 facp1 14240 . . . . . 6 (((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜(((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) + 1)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) ยท (((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) + 1)))
2119, 20syl 17 . . . . 5 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜(((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) + 1)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) ยท (((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) + 1)))
2213, 21eqtr3d 2768 . . . 4 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) ยท (((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) + 1)))
2312oveq2d 7420 . . . 4 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) ยท (((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) + 1)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)))
2422, 23eqtrd 2766 . . 3 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)))
25 addass 11196 . . . . . . . . . . 11 (((2 ยท ๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„‚) โ†’ (((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) + 1) = ((2 ยท ๐‘ฅ) + (1 + 1)))
265, 5, 25mp3an23 1449 . . . . . . . . . 10 ((2 ยท ๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚ โ†’ (((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) + 1) = ((2 ยท ๐‘ฅ) + (1 + 1)))
274, 26syl 17 . . . . . . . . 9 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) + 1) = ((2 ยท ๐‘ฅ) + (1 + 1)))
28 df-2 12276 . . . . . . . . . . 11 2 = (1 + 1)
2928a1i 11 . . . . . . . . . 10 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ 2 = (1 + 1))
3029oveq2d 7420 . . . . . . . . 9 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) = ((2 ยท ๐‘ฅ) + (1 + 1)))
3127, 30eqtr4d 2769 . . . . . . . 8 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) + 1) = ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2))
3231fveq2d 6888 . . . . . . 7 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜(((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) + 1)) = (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)))
33 peano2nn0 12513 . . . . . . . . 9 ((2 ยท ๐‘ฅ) โˆˆ โ„•0 โ†’ ((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) โˆˆ โ„•0)
3416, 33syl 17 . . . . . . . 8 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ ((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) โˆˆ โ„•0)
35 facp1 14240 . . . . . . . 8 (((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜(((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) + 1)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท (((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) + 1)))
3634, 35syl 17 . . . . . . 7 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜(((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) + 1)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท (((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) + 1)))
3732, 36eqtr3d 2768 . . . . . 6 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท (((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) + 1)))
3831oveq2d 7420 . . . . . 6 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท (((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) + 1)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)))
3937, 38eqtrd 2766 . . . . 5 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)))
4039oveq1d 7419 . . . 4 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)) = (((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)))
4140eqeq2d 2737 . . 3 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)) โ†” (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)) = (((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3))))
4224, 41mpbid 231 . 2 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)) = (((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)))
43 faccl 14245 . . . . 5 (((2 ยท ๐‘ฅ) + 1) โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) โˆˆ โ„•)
4434, 43syl 17 . . . 4 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) โˆˆ โ„•)
45 nncn 12221 . . . 4 ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) โˆˆ โ„• โ†’ (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) โˆˆ โ„‚)
4644, 45syl 17 . . 3 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) โˆˆ โ„‚)
47 addcl 11191 . . . 4 (((2 ยท ๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚ โˆง 2 โˆˆ โ„‚) โ†’ ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) โˆˆ โ„‚)
484, 1, 47sylancl 585 . . 3 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) โˆˆ โ„‚)
49 3cn 12294 . . . 4 3 โˆˆ โ„‚
50 addcl 11191 . . . 4 (((2 ยท ๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚ โˆง 3 โˆˆ โ„‚) โ†’ ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3) โˆˆ โ„‚)
514, 49, 50sylancl 585 . . 3 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3) โˆˆ โ„‚)
52 mulass 11197 . . 3 (((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) โˆˆ โ„‚ โˆง ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) โˆˆ โ„‚ โˆง ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3) โˆˆ โ„‚) โ†’ (((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท (((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3))))
5346, 48, 51, 52syl3anc 1368 . 2 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 2)) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท (((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3))))
5442, 53eqtrd 2766 1 (๐‘ฅ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 3)) = ((!โ€˜((2 ยท ๐‘ฅ) + 1)) ยท (((2 ยท ๐‘ฅ) + 2) ยท ((2 ยท ๐‘ฅ) + 3))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   = wceq 1533   โˆˆ wcel 2098  โ€˜cfv 6536  (class class class)co 7404  โ„‚cc 11107  1c1 11110   + caddc 11112   ยท cmul 11114  โ„•cn 12213  2c2 12268  3c3 12269  โ„•0cn0 12473  !cfa 14235
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7721  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6293  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6488  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7360  df-ov 7407  df-oprab 7408  df-mpo 7409  df-om 7852  df-2nd 7972  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8369  df-rdg 8408  df-er 8702  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-sub 11447  df-neg 11448  df-nn 12214  df-2 12276  df-3 12277  df-n0 12474  df-z 12560  df-uz 12824  df-seq 13970  df-fac 14236
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator