Theorem ltexp2a 14128

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 1193	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝐴 ∈ ℝ)
2		0red 11147	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 0 ∈ ℝ)
3		1red 11145	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 1 ∈ ℝ)
4		0lt1 11672	. . . . . . . . 9 ⊢ 0 < 1
5	4	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 0 < 1)
6		simprl 771	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 1 < 𝐴)
7	2, 3, 1, 5, 6	lttrd 11307	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 0 < 𝐴)
8	1, 7	elrpd 12983	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝐴 ∈ ℝ+)
9		simpl2 1194	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝑀 ∈ ℤ)
10		rpexpcl 14042	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝐴↑𝑀) ∈ ℝ+)
11	8, 9, 10	syl2anc 585	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑𝑀) ∈ ℝ+)
12	11	rpred 12986	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑𝑀) ∈ ℝ)
13	12	recnd 11173	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑𝑀) ∈ ℂ)
14	13	mullidd 11163	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (1 · (𝐴↑𝑀)) = (𝐴↑𝑀))
15		simprr 773	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝑀 < 𝑁)
16		simpl3 1195	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
17		znnsub 12573	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 < 𝑁 ↔ (𝑁 − 𝑀) ∈ ℕ))
18	9, 16, 17	syl2anc 585	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝑀 < 𝑁 ↔ (𝑁 − 𝑀) ∈ ℕ))
19	15, 18	mpbid 232	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝑁 − 𝑀) ∈ ℕ)
20		expgt1 14062	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ (𝑁 − 𝑀) ∈ ℕ ∧ 1 < 𝐴) → 1 < (𝐴↑(𝑁 − 𝑀)))
21	1, 19, 6, 20	syl3anc 1374	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 1 < (𝐴↑(𝑁 − 𝑀)))
22	1	recnd 11173	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝐴 ∈ ℂ)
23	7	gt0ne0d 11714	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 𝐴 ≠ 0)
24		expsub 14072	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ)) → (𝐴↑(𝑁 − 𝑀)) = ((𝐴↑𝑁) / (𝐴↑𝑀)))
25	22, 23, 16, 9, 24	syl22anc 839	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑(𝑁 − 𝑀)) = ((𝐴↑𝑁) / (𝐴↑𝑀)))
26	21, 25	breqtrd 5111	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → 1 < ((𝐴↑𝑁) / (𝐴↑𝑀)))
27		rpexpcl 14042	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐴↑𝑁) ∈ ℝ+)
28	8, 16, 27	syl2anc 585	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑𝑁) ∈ ℝ+)
29	28	rpred 12986	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑𝑁) ∈ ℝ)
30	3, 29, 11	ltmuldivd 13033	. . 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 257	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (1 · (𝐴↑𝑀)) < (𝐴↑𝑁))
32	14, 31	eqbrtrrd 5109	1 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (1 < 𝐴 ∧ 𝑀 < 𝑁)) → (𝐴↑𝑀) < (𝐴↑𝑁))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1542   ∈ wcel 2114   ≠ wne 2932   class class class wbr 5085  (class class class)co 7367  ℂcc 11036  ℝcr 11037  0cc0 11038  1c1 11039   · cmul 11043   < clt 11179   − cmin 11377   / cdiv 11807  ℕcn 12174  ℤcz 12524  ℝ⁺crp 12942  ↑cexp 14023

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2708  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5307  ax-pr 5375  ax-un 7689  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3062  df-rmo 3342  df-reu 3343  df-rab 3390  df-v 3431  df-sbc 3729  df-csb 3838  df-dif 3892  df-un 3894  df-in 3896  df-ss 3906  df-pss 3909  df-nul 4274  df-if 4467  df-pw 4543  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4851  df-iun 4935  df-br 5086  df-opab 5148  df-mpt 5167  df-tr 5193  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6265  df-ord 6326  df-on 6327  df-lim 6328  df-suc 6329  df-iota 6454  df-fun 6500  df-fn 6501  df-f 6502  df-f1 6503  df-fo 6504  df-f1o 6505  df-fv 6506  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-om 7818  df-2nd 7943  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-er 8643  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-div 11808  df-nn 12175  df-n0 12438  df-z 12525  df-uz 12789  df-rp 12943  df-seq 13964  df-exp 14024

This theorem is referenced by:  expcan  14131  ltexp2  14132  expnass  14170  perfectlem2  27193  2sqblem  27394  hgt750lemd  34792  hgt750lem  34795  2pwp1prm  48052  perfectALTVlem2  48198  tgblthelfgott  48291  tgoldbach  48293  expnegico01  48994