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

Theorem inductionexd 40496
Description: Simple induction example. (Contributed by Stanislas Polu, 9-Mar-2020.)
Assertion
Ref Expression
inductionexd (𝑁 ∈ ℕ → 3 ∥ ((4↑𝑁) + 5))

Proof of Theorem inductionexd
Dummy variables 𝑘 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq2 7156 . . . 4 (𝑘 = 1 → (4↑𝑘) = (4↑1))
21oveq1d 7163 . . 3 (𝑘 = 1 → ((4↑𝑘) + 5) = ((4↑1) + 5))
32breq2d 5069 . 2 (𝑘 = 1 → (3 ∥ ((4↑𝑘) + 5) ↔ 3 ∥ ((4↑1) + 5)))
4 oveq2 7156 . . . 4 (𝑘 = 𝑛 → (4↑𝑘) = (4↑𝑛))
54oveq1d 7163 . . 3 (𝑘 = 𝑛 → ((4↑𝑘) + 5) = ((4↑𝑛) + 5))
65breq2d 5069 . 2 (𝑘 = 𝑛 → (3 ∥ ((4↑𝑘) + 5) ↔ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)))
7 oveq2 7156 . . . 4 (𝑘 = (𝑛 + 1) → (4↑𝑘) = (4↑(𝑛 + 1)))
87oveq1d 7163 . . 3 (𝑘 = (𝑛 + 1) → ((4↑𝑘) + 5) = ((4↑(𝑛 + 1)) + 5))
98breq2d 5069 . 2 (𝑘 = (𝑛 + 1) → (3 ∥ ((4↑𝑘) + 5) ↔ 3 ∥ ((4↑(𝑛 + 1)) + 5)))
10 oveq2 7156 . . . 4 (𝑘 = 𝑁 → (4↑𝑘) = (4↑𝑁))
1110oveq1d 7163 . . 3 (𝑘 = 𝑁 → ((4↑𝑘) + 5) = ((4↑𝑁) + 5))
1211breq2d 5069 . 2 (𝑘 = 𝑁 → (3 ∥ ((4↑𝑘) + 5) ↔ 3 ∥ ((4↑𝑁) + 5)))
13 3z 12007 . . . 4 3 ∈ ℤ
14 4z 12008 . . . . . 6 4 ∈ ℤ
15 1nn0 11905 . . . . . 6 1 ∈ ℕ0
16 zexpcl 13436 . . . . . 6 ((4 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℕ0) → (4↑1) ∈ ℤ)
1714, 15, 16mp2an 690 . . . . 5 (4↑1) ∈ ℤ
18 5nn 11715 . . . . . 6 5 ∈ ℕ
1918nnzi 11998 . . . . 5 5 ∈ ℤ
20 zaddcl 12014 . . . . 5 (((4↑1) ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ) → ((4↑1) + 5) ∈ ℤ)
2117, 19, 20mp2an 690 . . . 4 ((4↑1) + 5) ∈ ℤ
2213, 13, 213pm3.2i 1334 . . 3 (3 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ ∧ ((4↑1) + 5) ∈ ℤ)
23 3t3e9 11796 . . . 4 (3 · 3) = 9
24 4nn0 11908 . . . . . . 7 4 ∈ ℕ0
2524numexp1 16405 . . . . . 6 (4↑1) = 4
2625oveq1i 7158 . . . . 5 ((4↑1) + 5) = (4 + 5)
27 5cn 11717 . . . . . 6 5 ∈ ℂ
28 4cn 11714 . . . . . 6 4 ∈ ℂ
29 5p4e9 11787 . . . . . 6 (5 + 4) = 9
3027, 28, 29addcomli 10824 . . . . 5 (4 + 5) = 9
3126, 30eqtri 2842 . . . 4 ((4↑1) + 5) = 9
3223, 31eqtr4i 2845 . . 3 (3 · 3) = ((4↑1) + 5)
33 dvds0lem 15612 . . 3 (((3 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ ∧ ((4↑1) + 5) ∈ ℤ) ∧ (3 · 3) = ((4↑1) + 5)) → 3 ∥ ((4↑1) + 5))
3422, 32, 33mp2an 690 . 2 3 ∥ ((4↑1) + 5)
3513a1i 11 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 3 ∈ ℤ)
36 4nn 11712 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℕ
3736a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ → 4 ∈ ℕ)
38 nnnn0 11896 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℕ0)
3937, 38nnexpcld 13598 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ → (4↑𝑛) ∈ ℕ)
4039nnzd 12078 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → (4↑𝑛) ∈ ℤ)
4140adantr 483 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → (4↑𝑛) ∈ ℤ)
4219a1i 11 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 5 ∈ ℤ)
4341, 42zaddcld 12083 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → ((4↑𝑛) + 5) ∈ ℤ)
4414a1i 11 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 4 ∈ ℤ)
45 simpr 487 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5))
4635, 43, 44, 45dvdsmultr1d 15640 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 3 ∥ (((4↑𝑛) + 5) · 4))
47 dvdsmul1 15623 . . . . . . 7 ((3 ∈ ℤ ∧ 5 ∈ ℤ) → 3 ∥ (3 · 5))
4813, 19, 47mp2an 690 . . . . . 6 3 ∥ (3 · 5)
4948a1i 11 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 3 ∥ (3 · 5))
5043, 44zmulcld 12085 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → (((4↑𝑛) + 5) · 4) ∈ ℤ)
5135, 42zmulcld 12085 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → (3 · 5) ∈ ℤ)
5235, 46, 49, 50, 51dvds2subd 15637 . . . 4 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 3 ∥ ((((4↑𝑛) + 5) · 4) − (3 · 5)))
5339nncnd 11646 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → (4↑𝑛) ∈ ℂ)
5427a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → 5 ∈ ℂ)
5528a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → 4 ∈ ℂ)
5653, 54, 55adddird 10658 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → (((4↑𝑛) + 5) · 4) = (((4↑𝑛) · 4) + (5 · 4)))
5756oveq1d 7163 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ → ((((4↑𝑛) + 5) · 4) − 15) = ((((4↑𝑛) · 4) + (5 · 4)) − 15))
58 3cn 11710 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℂ
59 5t3e15 12191 . . . . . . . . 9 (5 · 3) = 15
6027, 58, 59mulcomli 10642 . . . . . . . 8 (3 · 5) = 15
6160a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → (3 · 5) = 15)
6261oveq2d 7164 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ → ((((4↑𝑛) + 5) · 4) − (3 · 5)) = ((((4↑𝑛) + 5) · 4) − 15))
6355, 38expp1d 13503 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → (4↑(𝑛 + 1)) = ((4↑𝑛) · 4))
64 ax-1cn 10587 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1 ∈ ℂ
65 3p1e4 11774 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (3 + 1) = 4
6658, 64, 65addcomli 10824 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1 + 3) = 4
6766eqcomi 2828 . . . . . . . . . . . . . 14 4 = (1 + 3)
6867oveq1i 7158 . . . . . . . . . . . . 13 (4 − 3) = ((1 + 3) − 3)
6964, 58pncan3oi 10894 . . . . . . . . . . . . 13 ((1 + 3) − 3) = 1
7068, 69eqtri 2842 . . . . . . . . . . . 12 (4 − 3) = 1
7170oveq2i 7159 . . . . . . . . . . 11 (5 · (4 − 3)) = (5 · 1)
7227, 28, 58subdii 11081 . . . . . . . . . . 11 (5 · (4 − 3)) = ((5 · 4) − (5 · 3))
7327mulid1i 10637 . . . . . . . . . . 11 (5 · 1) = 5
7471, 72, 733eqtr3ri 2851 . . . . . . . . . 10 5 = ((5 · 4) − (5 · 3))
7559eqcomi 2828 . . . . . . . . . . 11 15 = (5 · 3)
7675oveq2i 7159 . . . . . . . . . 10 ((5 · 4) − 15) = ((5 · 4) − (5 · 3))
7774, 76eqtr4i 2845 . . . . . . . . 9 5 = ((5 · 4) − 15)
7877a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → 5 = ((5 · 4) − 15))
7963, 78oveq12d 7166 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → ((4↑(𝑛 + 1)) + 5) = (((4↑𝑛) · 4) + ((5 · 4) − 15)))
8053, 55mulcld 10653 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → ((4↑𝑛) · 4) ∈ ℂ)
8154, 55mulcld 10653 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → (5 · 4) ∈ ℂ)
82 5nn0 11909 . . . . . . . . . . 11 5 ∈ ℕ0
8315, 82deccl 12105 . . . . . . . . . 10 15 ∈ ℕ0
8483nn0cni 11901 . . . . . . . . 9 15 ∈ ℂ
8584a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → 15 ∈ ℂ)
8680, 81, 85addsubassd 11009 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → ((((4↑𝑛) · 4) + (5 · 4)) − 15) = (((4↑𝑛) · 4) + ((5 · 4) − 15)))
8779, 86eqtr4d 2857 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ → ((4↑(𝑛 + 1)) + 5) = ((((4↑𝑛) · 4) + (5 · 4)) − 15))
8857, 62, 873eqtr4rd 2865 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ → ((4↑(𝑛 + 1)) + 5) = ((((4↑𝑛) + 5) · 4) − (3 · 5)))
8988adantr 483 . . . 4 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → ((4↑(𝑛 + 1)) + 5) = ((((4↑𝑛) + 5) · 4) − (3 · 5)))
9052, 89breqtrrd 5085 . . 3 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 3 ∥ ((4↑𝑛) + 5)) → 3 ∥ ((4↑(𝑛 + 1)) + 5))
9190ex 415 . 2 (𝑛 ∈ ℕ → (3 ∥ ((4↑𝑛) + 5) → 3 ∥ ((4↑(𝑛 + 1)) + 5)))
923, 6, 9, 12, 34, 91nnind 11648 1 (𝑁 ∈ ℕ → 3 ∥ ((4↑𝑁) + 5))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 398  w3a 1082   = wceq 1531  wcel 2108   class class class wbr 5057  (class class class)co 7148  cc 10527  1c1 10530   + caddc 10532   · cmul 10534  cmin 10862  cn 11630  3c3 11685  4c4 11686  5c5 11687  9c9 11691  0cn0 11889  cz 11973  cdc 12090  cexp 13421  cdvds 15599
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1905  ax-6 1964  ax-7 2009  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2154  ax-12 2170  ax-ext 2791  ax-sep 5194  ax-nul 5201  ax-pow 5257  ax-pr 5320  ax-un 7453  ax-cnex 10585  ax-resscn 10586  ax-1cn 10587  ax-icn 10588  ax-addcl 10589  ax-addrcl 10590  ax-mulcl 10591  ax-mulrcl 10592  ax-mulcom 10593  ax-addass 10594  ax-mulass 10595  ax-distr 10596  ax-i2m1 10597  ax-1ne0 10598  ax-1rid 10599  ax-rnegex 10600  ax-rrecex 10601  ax-cnre 10602  ax-pre-lttri 10603  ax-pre-lttrn 10604  ax-pre-ltadd 10605  ax-pre-mulgt0 10606
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1083  df-3an 1084  df-tru 1534  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2064  df-mo 2616  df-eu 2648  df-clab 2798  df-cleq 2812  df-clel 2891  df-nfc 2961  df-ne 3015  df-nel 3122  df-ral 3141  df-rex 3142  df-reu 3143  df-rab 3145  df-v 3495  df-sbc 3771  df-csb 3882  df-dif 3937  df-un 3939  df-in 3941  df-ss 3950  df-pss 3952  df-nul 4290  df-if 4466  df-pw 4539  df-sn 4560  df-pr 4562  df-tp 4564  df-op 4566  df-uni 4831  df-iun 4912  df-br 5058  df-opab 5120  df-mpt 5138  df-tr 5164  df-id 5453  df-eprel 5458  df-po 5467  df-so 5468  df-fr 5507  df-we 5509  df-xp 5554  df-rel 5555  df-cnv 5556  df-co 5557  df-dm 5558  df-rn 5559  df-res 5560  df-ima 5561  df-pred 6141  df-ord 6187  df-on 6188  df-lim 6189  df-suc 6190  df-iota 6307  df-fun 6350  df-fn 6351  df-f 6352  df-f1 6353  df-fo 6354  df-f1o 6355  df-fv 6356  df-riota 7106  df-ov 7151  df-oprab 7152  df-mpo 7153  df-om 7573  df-2nd 7682  df-wrecs 7939  df-recs 8000  df-rdg 8038  df-er 8281  df-en 8502  df-dom 8503  df-sdom 8504  df-pnf 10669  df-mnf 10670  df-xr 10671  df-ltxr 10672  df-le 10673  df-sub 10864  df-neg 10865  df-nn 11631  df-2 11692  df-3 11693  df-4 11694  df-5 11695  df-6 11696  df-7 11697  df-8 11698  df-9 11699  df-n0 11890  df-z 11974  df-dec 12091  df-uz 12236  df-seq 13362  df-exp 13422  df-dvds 15600
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator