Users' Mathboxes Mathbox for Asger C. Ipsen < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  knoppndvlem2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem knoppndvlem2 36496
Description: Lemma for knoppndv 36517. (Contributed by Asger C. Ipsen, 15-Jun-2021.) (Revised by Asger C. Ipsen, 5-Jul-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
knoppndvlem2.n (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
knoppndvlem2.i (𝜑𝐼 ∈ ℤ)
knoppndvlem2.j (𝜑𝐽 ∈ ℤ)
knoppndvlem2.m (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
knoppndvlem2.1 (𝜑𝐽 < 𝐼)
Assertion
Ref Expression
knoppndvlem2 (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑𝐼) · ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀)) ∈ ℤ)

Proof of Theorem knoppndvlem2
StepHypRef Expression
1 2cnd 12342 . . . . . . 7 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
2 knoppndvlem2.n . . . . . . . . 9 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
3 nnz 12632 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
42, 3syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
54zcnd 12721 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℂ)
61, 5mulcld 11279 . . . . . 6 (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
7 2ne0 12368 . . . . . . . 8 2 ≠ 0
87a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → 2 ≠ 0)
9 0red 11262 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
10 1red 11260 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
114zred 12720 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑁 ∈ ℝ)
12 0lt1 11783 . . . . . . . . . . 11 0 < 1
1312a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 0 < 1)
14 nnge1 12292 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℕ → 1 ≤ 𝑁)
152, 14syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 1 ≤ 𝑁)
169, 10, 11, 13, 15ltletrd 11419 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 < 𝑁)
179, 16ltned 11395 . . . . . . . 8 (𝜑 → 0 ≠ 𝑁)
1817necomd 2994 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ≠ 0)
191, 5, 8, 18mulne0d 11913 . . . . . 6 (𝜑 → (2 · 𝑁) ≠ 0)
20 knoppndvlem2.i . . . . . 6 (𝜑𝐼 ∈ ℤ)
216, 19, 20expclzd 14188 . . . . 5 (𝜑 → ((2 · 𝑁)↑𝐼) ∈ ℂ)
22 knoppndvlem2.j . . . . . . . 8 (𝜑𝐽 ∈ ℤ)
2322znegcld 12722 . . . . . . 7 (𝜑 → -𝐽 ∈ ℤ)
246, 19, 23expclzd 14188 . . . . . 6 (𝜑 → ((2 · 𝑁)↑-𝐽) ∈ ℂ)
2524, 1, 8divcld 12041 . . . . 5 (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) ∈ ℂ)
26 knoppndvlem2.m . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
2726zcnd 12721 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
2821, 25, 27mulassd 11282 . . . 4 (𝜑 → ((((2 · 𝑁)↑𝐼) · (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) · 𝑀) = (((2 · 𝑁)↑𝐼) · ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀)))
2928eqcomd 2741 . . 3 (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑𝐼) · ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀)) = ((((2 · 𝑁)↑𝐼) · (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) · 𝑀))
3021, 24, 1, 8divassd 12076 . . . . . 6 (𝜑 → ((((2 · 𝑁)↑𝐼) · ((2 · 𝑁)↑-𝐽)) / 2) = (((2 · 𝑁)↑𝐼) · (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)))
3130eqcomd 2741 . . . . 5 (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑𝐼) · (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) = ((((2 · 𝑁)↑𝐼) · ((2 · 𝑁)↑-𝐽)) / 2))
326, 19jca 511 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((2 · 𝑁) ∈ ℂ ∧ (2 · 𝑁) ≠ 0))
3320, 23jca 511 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐼 ∈ ℤ ∧ -𝐽 ∈ ℤ))
3432, 33jca 511 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((2 · 𝑁) ∈ ℂ ∧ (2 · 𝑁) ≠ 0) ∧ (𝐼 ∈ ℤ ∧ -𝐽 ∈ ℤ)))
35 expaddz 14144 . . . . . . . . 9 ((((2 · 𝑁) ∈ ℂ ∧ (2 · 𝑁) ≠ 0) ∧ (𝐼 ∈ ℤ ∧ -𝐽 ∈ ℤ)) → ((2 · 𝑁)↑(𝐼 + -𝐽)) = (((2 · 𝑁)↑𝐼) · ((2 · 𝑁)↑-𝐽)))
3634, 35syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((2 · 𝑁)↑(𝐼 + -𝐽)) = (((2 · 𝑁)↑𝐼) · ((2 · 𝑁)↑-𝐽)))
3736eqcomd 2741 . . . . . . 7 (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑𝐼) · ((2 · 𝑁)↑-𝐽)) = ((2 · 𝑁)↑(𝐼 + -𝐽)))
3820zcnd 12721 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐼 ∈ ℂ)
3922zcnd 12721 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐽 ∈ ℂ)
4038, 39negsubd 11624 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐼 + -𝐽) = (𝐼𝐽))
4140oveq2d 7447 . . . . . . 7 (𝜑 → ((2 · 𝑁)↑(𝐼 + -𝐽)) = ((2 · 𝑁)↑(𝐼𝐽)))
42 knoppndvlem2.1 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐽 < 𝐼)
4322, 20jca 511 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐽 ∈ ℤ ∧ 𝐼 ∈ ℤ))
44 znnsub 12661 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ ℤ ∧ 𝐼 ∈ ℤ) → (𝐽 < 𝐼 ↔ (𝐼𝐽) ∈ ℕ))
4543, 44syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐽 < 𝐼 ↔ (𝐼𝐽) ∈ ℕ))
4642, 45mpbid 232 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐼𝐽) ∈ ℕ)
476, 46jca 511 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((2 · 𝑁) ∈ ℂ ∧ (𝐼𝐽) ∈ ℕ))
48 expm1t 14128 . . . . . . . 8 (((2 · 𝑁) ∈ ℂ ∧ (𝐼𝐽) ∈ ℕ) → ((2 · 𝑁)↑(𝐼𝐽)) = (((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · (2 · 𝑁)))
4947, 48syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → ((2 · 𝑁)↑(𝐼𝐽)) = (((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · (2 · 𝑁)))
5037, 41, 493eqtrd 2779 . . . . . 6 (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑𝐼) · ((2 · 𝑁)↑-𝐽)) = (((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · (2 · 𝑁)))
5150oveq1d 7446 . . . . 5 (𝜑 → ((((2 · 𝑁)↑𝐼) · ((2 · 𝑁)↑-𝐽)) / 2) = ((((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · (2 · 𝑁)) / 2))
5220, 22jca 511 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐼 ∈ ℤ ∧ 𝐽 ∈ ℤ))
53 zsubcl 12657 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐼 ∈ ℤ ∧ 𝐽 ∈ ℤ) → (𝐼𝐽) ∈ ℤ)
5452, 53syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐼𝐽) ∈ ℤ)
55 peano2zm 12658 . . . . . . . . . . 11 ((𝐼𝐽) ∈ ℤ → ((𝐼𝐽) − 1) ∈ ℤ)
5654, 55syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐼𝐽) − 1) ∈ ℤ)
5722zred 12720 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝐽 ∈ ℝ)
5820zred 12720 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝐼 ∈ ℝ)
5957, 58posdifd 11848 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐽 < 𝐼 ↔ 0 < (𝐼𝐽)))
6042, 59mpbid 232 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 0 < (𝐼𝐽))
61 0zd 12623 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 0 ∈ ℤ)
6261, 54jca 511 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (0 ∈ ℤ ∧ (𝐼𝐽) ∈ ℤ))
63 zltlem1 12668 . . . . . . . . . . . 12 ((0 ∈ ℤ ∧ (𝐼𝐽) ∈ ℤ) → (0 < (𝐼𝐽) ↔ 0 ≤ ((𝐼𝐽) − 1)))
6462, 63syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (0 < (𝐼𝐽) ↔ 0 ≤ ((𝐼𝐽) − 1)))
6560, 64mpbid 232 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 0 ≤ ((𝐼𝐽) − 1))
6656, 65jca 511 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝐼𝐽) − 1) ∈ ℤ ∧ 0 ≤ ((𝐼𝐽) − 1)))
67 elnn0z 12624 . . . . . . . . 9 (((𝐼𝐽) − 1) ∈ ℕ0 ↔ (((𝐼𝐽) − 1) ∈ ℤ ∧ 0 ≤ ((𝐼𝐽) − 1)))
6866, 67sylibr 234 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐼𝐽) − 1) ∈ ℕ0)
696, 68expcld 14183 . . . . . . 7 (𝜑 → ((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) ∈ ℂ)
7069, 6, 1, 8divassd 12076 . . . . . 6 (𝜑 → ((((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · (2 · 𝑁)) / 2) = (((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · ((2 · 𝑁) / 2)))
715, 1, 8divcan3d 12046 . . . . . . 7 (𝜑 → ((2 · 𝑁) / 2) = 𝑁)
7271oveq2d 7447 . . . . . 6 (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · ((2 · 𝑁) / 2)) = (((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · 𝑁))
7370, 72eqtrd 2775 . . . . 5 (𝜑 → ((((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · (2 · 𝑁)) / 2) = (((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · 𝑁))
7431, 51, 733eqtrd 2779 . . . 4 (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑𝐼) · (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) = (((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · 𝑁))
7574oveq1d 7446 . . 3 (𝜑 → ((((2 · 𝑁)↑𝐼) · (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) · 𝑀) = ((((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · 𝑁) · 𝑀))
7629, 75eqtrd 2775 . 2 (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑𝐼) · ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀)) = ((((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · 𝑁) · 𝑀))
77 2z 12647 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℤ
7877a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑 → 2 ∈ ℤ)
7978, 4jca 511 . . . . . . 7 (𝜑 → (2 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ))
80 zmulcl 12664 . . . . . . 7 ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (2 · 𝑁) ∈ ℤ)
8179, 80syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℤ)
8281, 68jca 511 . . . . 5 (𝜑 → ((2 · 𝑁) ∈ ℤ ∧ ((𝐼𝐽) − 1) ∈ ℕ0))
83 zexpcl 14114 . . . . 5 (((2 · 𝑁) ∈ ℤ ∧ ((𝐼𝐽) − 1) ∈ ℕ0) → ((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) ∈ ℤ)
8482, 83syl 17 . . . 4 (𝜑 → ((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) ∈ ℤ)
8584, 4zmulcld 12726 . . 3 (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · 𝑁) ∈ ℤ)
8685, 26zmulcld 12726 . 2 (𝜑 → ((((2 · 𝑁)↑((𝐼𝐽) − 1)) · 𝑁) · 𝑀) ∈ ℤ)
8776, 86eqeltrd 2839 1 (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑𝐼) · ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀)) ∈ ℤ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1537  wcel 2106  wne 2938   class class class wbr 5148  (class class class)co 7431  cc 11151  0cc0 11153  1c1 11154   + caddc 11156   · cmul 11158   < clt 11293  cle 11294  cmin 11490  -cneg 11491   / cdiv 11918  cn 12264  2c2 12319  0cn0 12524  cz 12611  cexp 14099
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3378  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-2nd 8014  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-er 8744  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-div 11919  df-nn 12265  df-2 12327  df-n0 12525  df-z 12612  df-uz 12877  df-seq 14040  df-exp 14100
This theorem is referenced by:  knoppndvlem6  36500
  Copyright terms: Public domain W3C validator