Proof of Theorem jm3.1lem2
Step | Hyp | Ref
| Expression |
1 | | jm3.1.b |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈
(ℤ≥‘2)) |
2 | | eluzelre 12522 |
. . . 4
⊢ (𝐾 ∈
(ℤ≥‘2) → 𝐾 ∈ ℝ) |
3 | 1, 2 | syl 17 |
. . 3
⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ ℝ) |
4 | | jm3.1.c |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ) |
5 | 4 | nnnn0d 12223 |
. . 3
⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈
ℕ0) |
6 | 3, 5 | reexpcld 13809 |
. 2
⊢ (𝜑 → (𝐾↑𝑁) ∈ ℝ) |
7 | | jm3.1.a |
. . 3
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈
(ℤ≥‘2)) |
8 | | eluzelre 12522 |
. . 3
⊢ (𝐴 ∈
(ℤ≥‘2) → 𝐴 ∈ ℝ) |
9 | 7, 8 | syl 17 |
. 2
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ) |
10 | | 2re 11977 |
. . . . . 6
⊢ 2 ∈
ℝ |
11 | | remulcl 10887 |
. . . . . 6
⊢ ((2
∈ ℝ ∧ 𝐴
∈ ℝ) → (2 · 𝐴) ∈ ℝ) |
12 | 10, 9, 11 | sylancr 586 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (2 · 𝐴) ∈
ℝ) |
13 | 12, 3 | remulcld 10936 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝐴) · 𝐾) ∈ ℝ) |
14 | 3 | resqcld 13893 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝐾↑2) ∈ ℝ) |
15 | 13, 14 | resubcld 11333 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((2 · 𝐴) · 𝐾) − (𝐾↑2)) ∈ ℝ) |
16 | | 1re 10906 |
. . 3
⊢ 1 ∈
ℝ |
17 | | resubcl 11215 |
. . 3
⊢ (((((2
· 𝐴) · 𝐾) − (𝐾↑2)) ∈ ℝ ∧ 1 ∈
ℝ) → ((((2 · 𝐴) · 𝐾) − (𝐾↑2)) − 1) ∈
ℝ) |
18 | 15, 16, 17 | sylancl 585 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((((2 · 𝐴) · 𝐾) − (𝐾↑2)) − 1) ∈
ℝ) |
19 | | jm3.1.d |
. . 3
⊢ (𝜑 → (𝐾 Yrm (𝑁 + 1)) ≤ 𝐴) |
20 | 7, 1, 4, 19 | jm3.1lem1 40755 |
. 2
⊢ (𝜑 → (𝐾↑𝑁) < 𝐴) |
21 | 9, 3 | remulcld 10936 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝐴 · 𝐾) ∈ ℝ) |
22 | | resubcl 11215 |
. . . . 5
⊢ ((𝐾 ∈ ℝ ∧ 1 ∈
ℝ) → (𝐾 −
1) ∈ ℝ) |
23 | 3, 16, 22 | sylancl 585 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝐾 − 1) ∈ ℝ) |
24 | 21, 23 | readdcld 10935 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐾) + (𝐾 − 1)) ∈
ℝ) |
25 | | eluz2b1 12588 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐾 ∈
(ℤ≥‘2) ↔ (𝐾 ∈ ℤ ∧ 1 < 𝐾)) |
26 | 25 | simprbi 496 |
. . . . . 6
⊢ (𝐾 ∈
(ℤ≥‘2) → 1 < 𝐾) |
27 | 1, 26 | syl 17 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → 1 < 𝐾) |
28 | | eluz2nn 12553 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝐴 ∈
(ℤ≥‘2) → 𝐴 ∈ ℕ) |
29 | 7, 28 | syl 17 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℕ) |
30 | 29 | nngt0d 11952 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 0 < 𝐴) |
31 | | ltmulgt11 11765 |
. . . . . 6
⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐾 ∈ ℝ ∧ 0 <
𝐴) → (1 < 𝐾 ↔ 𝐴 < (𝐴 · 𝐾))) |
32 | 9, 3, 30, 31 | syl3anc 1369 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (1 < 𝐾 ↔ 𝐴 < (𝐴 · 𝐾))) |
33 | 27, 32 | mpbid 231 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝐴 < (𝐴 · 𝐾)) |
34 | | uz2m1nn 12592 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐾 ∈
(ℤ≥‘2) → (𝐾 − 1) ∈ ℕ) |
35 | 1, 34 | syl 17 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐾 − 1) ∈ ℕ) |
36 | 35 | nnrpd 12699 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (𝐾 − 1) ∈
ℝ+) |
37 | 21, 36 | ltaddrpd 12734 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝐴 · 𝐾) < ((𝐴 · 𝐾) + (𝐾 − 1))) |
38 | 9, 21, 24, 33, 37 | lttrd 11066 |
. . 3
⊢ (𝜑 → 𝐴 < ((𝐴 · 𝐾) + (𝐾 − 1))) |
39 | | peano2re 11078 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐾 ∈ ℝ → (𝐾 + 1) ∈
ℝ) |
40 | 3, 39 | syl 17 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐾 + 1) ∈ ℝ) |
41 | 40, 3 | remulcld 10936 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((𝐾 + 1) · 𝐾) ∈ ℝ) |
42 | | resubcl 11215 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝐴 · 𝐾) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ)
→ ((𝐴 · 𝐾) − 1) ∈
ℝ) |
43 | 21, 16, 42 | sylancl 585 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐾) − 1) ∈
ℝ) |
44 | 43, 14 | resubcld 11333 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((𝐴 · 𝐾) − 1) − (𝐾↑2)) ∈ ℝ) |
45 | 3 | recnd 10934 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ ℂ) |
46 | 45 | exp1d 13787 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝐾↑1) = 𝐾) |
47 | | eluz2nn 12553 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝐾 ∈
(ℤ≥‘2) → 𝐾 ∈ ℕ) |
48 | 1, 47 | syl 17 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ ℕ) |
49 | 48 | nnge1d 11951 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 1 ≤ 𝐾) |
50 | | nnuz 12550 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ℕ =
(ℤ≥‘1) |
51 | 4, 50 | eleqtrdi 2849 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈
(ℤ≥‘1)) |
52 | 3, 49, 51 | leexp2ad 13899 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝐾↑1) ≤ (𝐾↑𝑁)) |
53 | 46, 52 | eqbrtrrd 5094 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝐾 ≤ (𝐾↑𝑁)) |
54 | 3, 6, 9, 53, 20 | lelttrd 11063 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝐾 < 𝐴) |
55 | | eluzelz 12521 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝐾 ∈
(ℤ≥‘2) → 𝐾 ∈ ℤ) |
56 | 1, 55 | syl 17 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ ℤ) |
57 | | eluzelz 12521 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝐴 ∈
(ℤ≥‘2) → 𝐴 ∈ ℤ) |
58 | 7, 57 | syl 17 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℤ) |
59 | | zltp1le 12300 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝐾 < 𝐴 ↔ (𝐾 + 1) ≤ 𝐴)) |
60 | 56, 58, 59 | syl2anc 583 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (𝐾 < 𝐴 ↔ (𝐾 + 1) ≤ 𝐴)) |
61 | 54, 60 | mpbid 231 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐾 + 1) ≤ 𝐴) |
62 | 48 | nngt0d 11952 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 0 < 𝐾) |
63 | | lemul1 11757 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝐾 + 1) ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ ∧ (𝐾 ∈ ℝ ∧ 0 <
𝐾)) → ((𝐾 + 1) ≤ 𝐴 ↔ ((𝐾 + 1) · 𝐾) ≤ (𝐴 · 𝐾))) |
64 | 40, 9, 3, 62, 63 | syl112anc 1372 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((𝐾 + 1) ≤ 𝐴 ↔ ((𝐾 + 1) · 𝐾) ≤ (𝐴 · 𝐾))) |
65 | 61, 64 | mpbid 231 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((𝐾 + 1) · 𝐾) ≤ (𝐴 · 𝐾)) |
66 | 41, 21, 44, 65 | leadd1dd 11519 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (((𝐾 + 1) · 𝐾) + (((𝐴 · 𝐾) − 1) − (𝐾↑2))) ≤ ((𝐴 · 𝐾) + (((𝐴 · 𝐾) − 1) − (𝐾↑2)))) |
67 | 21 | recnd 10934 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐴 · 𝐾) ∈ ℂ) |
68 | 41, 14 | resubcld 11333 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (((𝐾 + 1) · 𝐾) − (𝐾↑2)) ∈ ℝ) |
69 | 68 | recnd 10934 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (((𝐾 + 1) · 𝐾) − (𝐾↑2)) ∈ ℂ) |
70 | | 1cnd 10901 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 1 ∈
ℂ) |
71 | 67, 69, 70 | addsub12d 11285 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐾) + ((((𝐾 + 1) · 𝐾) − (𝐾↑2)) − 1)) = ((((𝐾 + 1) · 𝐾) − (𝐾↑2)) + ((𝐴 · 𝐾) − 1))) |
72 | 45, 70, 45 | adddird 10931 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝐾 + 1) · 𝐾) = ((𝐾 · 𝐾) + (1 · 𝐾))) |
73 | 45 | sqvald 13789 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝐾↑2) = (𝐾 · 𝐾)) |
74 | 72, 73 | oveq12d 7273 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (((𝐾 + 1) · 𝐾) − (𝐾↑2)) = (((𝐾 · 𝐾) + (1 · 𝐾)) − (𝐾 · 𝐾))) |
75 | 45, 45 | mulcld 10926 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝐾 · 𝐾) ∈ ℂ) |
76 | | ax-1cn 10860 |
. . . . . . . . . 10
⊢ 1 ∈
ℂ |
77 | | mulcl 10886 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((1
∈ ℂ ∧ 𝐾
∈ ℂ) → (1 · 𝐾) ∈ ℂ) |
78 | 76, 45, 77 | sylancr 586 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (1 · 𝐾) ∈
ℂ) |
79 | 75, 78 | pncan2d 11264 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (((𝐾 · 𝐾) + (1 · 𝐾)) − (𝐾 · 𝐾)) = (1 · 𝐾)) |
80 | 45 | mulid2d 10924 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (1 · 𝐾) = 𝐾) |
81 | 74, 79, 80 | 3eqtrd 2782 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (((𝐾 + 1) · 𝐾) − (𝐾↑2)) = 𝐾) |
82 | 81 | oveq1d 7270 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((((𝐾 + 1) · 𝐾) − (𝐾↑2)) − 1) = (𝐾 − 1)) |
83 | 82 | oveq2d 7271 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐾) + ((((𝐾 + 1) · 𝐾) − (𝐾↑2)) − 1)) = ((𝐴 · 𝐾) + (𝐾 − 1))) |
84 | 41 | recnd 10934 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((𝐾 + 1) · 𝐾) ∈ ℂ) |
85 | 14 | recnd 10934 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐾↑2) ∈ ℂ) |
86 | 43 | recnd 10934 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐾) − 1) ∈
ℂ) |
87 | 84, 85, 86 | subadd23d 11284 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((((𝐾 + 1) · 𝐾) − (𝐾↑2)) + ((𝐴 · 𝐾) − 1)) = (((𝐾 + 1) · 𝐾) + (((𝐴 · 𝐾) − 1) − (𝐾↑2)))) |
88 | 71, 83, 87 | 3eqtr3d 2786 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐾) + (𝐾 − 1)) = (((𝐾 + 1) · 𝐾) + (((𝐴 · 𝐾) − 1) − (𝐾↑2)))) |
89 | | 2cnd 11981 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 2 ∈
ℂ) |
90 | 9 | recnd 10934 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ) |
91 | 89, 90, 45 | mulassd 10929 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝐴) · 𝐾) = (2 · (𝐴 · 𝐾))) |
92 | 67 | 2timesd 12146 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (2 · (𝐴 · 𝐾)) = ((𝐴 · 𝐾) + (𝐴 · 𝐾))) |
93 | 91, 92 | eqtrd 2778 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝐴) · 𝐾) = ((𝐴 · 𝐾) + (𝐴 · 𝐾))) |
94 | 93 | oveq1d 7270 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (((2 · 𝐴) · 𝐾) − (𝐾↑2)) = (((𝐴 · 𝐾) + (𝐴 · 𝐾)) − (𝐾↑2))) |
95 | 94 | oveq1d 7270 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((((2 · 𝐴) · 𝐾) − (𝐾↑2)) − 1) = ((((𝐴 · 𝐾) + (𝐴 · 𝐾)) − (𝐾↑2)) − 1)) |
96 | 21, 21 | readdcld 10935 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐾) + (𝐴 · 𝐾)) ∈ ℝ) |
97 | 96 | recnd 10934 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐾) + (𝐴 · 𝐾)) ∈ ℂ) |
98 | 97, 85, 70 | sub32d 11294 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((((𝐴 · 𝐾) + (𝐴 · 𝐾)) − (𝐾↑2)) − 1) = ((((𝐴 · 𝐾) + (𝐴 · 𝐾)) − 1) − (𝐾↑2))) |
99 | 67, 67, 70 | addsubassd 11282 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (((𝐴 · 𝐾) + (𝐴 · 𝐾)) − 1) = ((𝐴 · 𝐾) + ((𝐴 · 𝐾) − 1))) |
100 | 99 | oveq1d 7270 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((((𝐴 · 𝐾) + (𝐴 · 𝐾)) − 1) − (𝐾↑2)) = (((𝐴 · 𝐾) + ((𝐴 · 𝐾) − 1)) − (𝐾↑2))) |
101 | 67, 86, 85 | addsubassd 11282 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (((𝐴 · 𝐾) + ((𝐴 · 𝐾) − 1)) − (𝐾↑2)) = ((𝐴 · 𝐾) + (((𝐴 · 𝐾) − 1) − (𝐾↑2)))) |
102 | 100, 101 | eqtrd 2778 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((((𝐴 · 𝐾) + (𝐴 · 𝐾)) − 1) − (𝐾↑2)) = ((𝐴 · 𝐾) + (((𝐴 · 𝐾) − 1) − (𝐾↑2)))) |
103 | 95, 98, 102 | 3eqtrd 2782 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((((2 · 𝐴) · 𝐾) − (𝐾↑2)) − 1) = ((𝐴 · 𝐾) + (((𝐴 · 𝐾) − 1) − (𝐾↑2)))) |
104 | 66, 88, 103 | 3brtr4d 5102 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐾) + (𝐾 − 1)) ≤ ((((2 · 𝐴) · 𝐾) − (𝐾↑2)) − 1)) |
105 | 9, 24, 18, 38, 104 | ltletrd 11065 |
. 2
⊢ (𝜑 → 𝐴 < ((((2 · 𝐴) · 𝐾) − (𝐾↑2)) − 1)) |
106 | 6, 9, 18, 20, 105 | lttrd 11066 |
1
⊢ (𝜑 → (𝐾↑𝑁) < ((((2 · 𝐴) · 𝐾) − (𝐾↑2)) − 1)) |