Theorem ltexp2a 14201

Description: Exponent ordering relationship for exponentiation of a fixed real base greater than 1 to integer exponents. (Contributed by NM, 2-Aug-2006.) (Revised by Mario Carneiro, 4-Jun-2014.)

Assertion

Ref	Expression
ltexp2a	⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑𝑀) < (𝐴↑𝑁))

Proof of Theorem ltexp2a

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl1 1208	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝐴 ∈ ℝ)
2		0red 11210	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 0 ∈ ℝ)
3		1red 11208	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 1 ∈ ℝ)
4		0lt1 11735	. . . . . . . . 9 ⊢ 0 < 1
5	4	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 0 < 1)
6		simprl 782	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 1 < 𝐴)
7	2, 3, 1, 5, 6	lttrd 11370	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 0 < 𝐴)
8	1, 7	elrpd 13056	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝐴 ∈ ℝ+)
9		simpl2 1209	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝑀 ∈ ℤ)
10		rpexpcl 14115	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝐴↑𝑀) ∈ ℝ+)
11	8, 9, 10	syl2anc 595	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑𝑀) ∈ ℝ+)
12	11	rpred 13059	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑𝑀) ∈ ℝ)
13	12	recnd 11236	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑𝑀) ∈ ℂ)
14	13	mullidd 11226	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (1 · (𝐴↑𝑀)) = (𝐴↑𝑀))
15		simprr 784	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝑀 < 𝑁)
16		simpl3 1210	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
17		znnsub 12639	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 < 𝑁 ↔ (𝑁 − 𝑀) ∈ ℕ))
18	9, 16, 17	syl2anc 595	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝑀 < 𝑁 ↔ (𝑁 − 𝑀) ∈ ℕ))
19	15, 18	mpbid 235	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝑁 − 𝑀) ∈ ℕ)
20		expgt1 14135	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ (𝑁 − 𝑀) ∈ ℕ ∧ 1 < 𝐴) → 1 < (𝐴↑(𝑁 − 𝑀)))
21	1, 19, 6, 20	syl3anc 1396	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 1 < (𝐴↑(𝑁 − 𝑀)))
22	1	recnd 11236	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝐴 ∈ ℂ)
23	7	gt0ne0d 11777	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝐴 ≠ 0)
24		expsub 14145	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ)) → (𝐴↑(𝑁 − 𝑀)) = ((𝐴↑𝑁) / (𝐴↑𝑀)))
25	22, 23, 16, 9, 24	syl22anc 851	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑(𝑁 − 𝑀)) = ((𝐴↑𝑁) / (𝐴↑𝑀)))
26	21, 25	breqtrd 5141	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 1 < ((𝐴↑𝑁) / (𝐴↑𝑀)))
27		rpexpcl 14115	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐴↑𝑁) ∈ ℝ+)
28	8, 16, 27	syl2anc 595	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑𝑁) ∈ ℝ+)
29	28	rpred 13059	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑𝑁) ∈ ℝ)
30	3, 29, 11	ltmuldivd 13106	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → ((1 · (𝐴↑𝑀)) < (𝐴↑𝑁) ↔ 1 < ((𝐴↑𝑁) / (𝐴↑𝑀))))
31	26, 30	mpbird 260	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (1 · (𝐴↑𝑀)) < (𝐴↑𝑁))
32	14, 31	eqbrtrrd 5139	1 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑𝑀) < (𝐴↑𝑁))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∧ w3a 1101   = wceq 1567   ∈ wcel 2149   ≠ wne 2964   class class class wbr 5113  (class class class)co 7411  ℂcc 11097  ℝcr 11098  0cc0 11099  1c1 11100   · cmul 11104   < clt 11242   − cmin 11440   / cdiv 11870  ℕcn 12232  ℤcz 12590  ℝ⁺crp 13015  ↑cexp 14096

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733  ax-cnex 11155  ax-resscn 11156  ax-1cn 11157  ax-icn 11158  ax-addcl 11159  ax-addrcl 11160  ax-mulcl 11161  ax-mulrcl 11162  ax-mulcom 11163  ax-addass 11164  ax-mulass 11165  ax-distr 11166  ax-i2m1 11167  ax-1ne0 11168  ax-1rid 11169  ax-rnegex 11170  ax-rrecex 11171  ax-cnre 11172  ax-pre-lttri 11173  ax-pre-lttrn 11174  ax-pre-ltadd 11175  ax-pre-mulgt0 11176

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4877  df-iun 4962  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5557  df-eprel 5562  df-po 5570  df-so 5571  df-fr 5615  df-we 5617  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7368  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7862  df-2nd 7986  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-er 8693  df-en 8943  df-dom 8944  df-sdom 8945  df-pnf 11244  df-mnf 11245  df-xr 11246  df-ltxr 11247  df-le 11248  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11871  df-nn 12233  df-n0 12504  df-z 12591  df-uz 12862  df-rp 13016  df-seq 14037  df-exp 14097

This theorem is referenced by:  expcan  14204  ltexp2  14205  expnass  14243  perfectlem2  27359  2sqblem  27560  hgt750lemd  34979  hgt750lem  34982  2pwp1prm  48229  perfectALTVlem2  48375  tgblthelfgott  48468  tgoldbach  48470  expnegico01  49182