Theorem nnlog2ge0lt1 44625

Description: A positive integer is 1 iff its binary logarithm is between 0 and 1. (Contributed by AV, 30-May-2020.)

Assertion

Ref	Expression
nnlog2ge0lt1	⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 = 1 ↔ (0 ≤ (2 logb 𝑁) ∧ (2 logb 𝑁) < 1)))

Proof of Theorem nnlog2ge0lt1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		0le0 11737	. . . . 5 ⊢ 0 ≤ 0
2		2cn 11711	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℂ
3		2ne0 11740	. . . . . 6 ⊢ 2 ≠ 0
4		1ne2 11844	. . . . . . 7 ⊢ 1 ≠ 2
5	4	necomi 3070	. . . . . 6 ⊢ 2 ≠ 1
6		logb1 25346	. . . . . 6 ⊢ ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 ∧ 2 ≠ 1) → (2 logb 1) = 0)
7	2, 3, 5, 6	mp3an 1457	. . . . 5 ⊢ (2 logb 1) = 0
8	1, 7	breqtrri 5092	. . . 4 ⊢ 0 ≤ (2 logb 1)
9		0lt1 11161	. . . . 5 ⊢ 0 < 1
10	7, 9	eqbrtri 5086	. . . 4 ⊢ (2 logb 1) < 1
11	8, 10	pm3.2i 473	. . 3 ⊢ (0 ≤ (2 logb 1) ∧ (2 logb 1) < 1)
12		oveq2 7163	. . . . 5 ⊢ (𝑁 = 1 → (2 logb 𝑁) = (2 logb 1))
13	12	breq2d 5077	. . . 4 ⊢ (𝑁 = 1 → (0 ≤ (2 logb 𝑁) ↔ 0 ≤ (2 logb 1)))
14	12	breq1d 5075	. . . 4 ⊢ (𝑁 = 1 → ((2 logb 𝑁) < 1 ↔ (2 logb 1) < 1))
15	13, 14	anbi12d 632	. . 3 ⊢ (𝑁 = 1 → ((0 ≤ (2 logb 𝑁) ∧ (2 logb 𝑁) < 1) ↔ (0 ≤ (2 logb 1) ∧ (2 logb 1) < 1)))
16	11, 15	mpbiri 260	. 2 ⊢ (𝑁 = 1 → (0 ≤ (2 logb 𝑁) ∧ (2 logb 𝑁) < 1))
17		2z 12013	. . . . . . 7 ⊢ 2 ∈ ℤ
18		uzid 12257	. . . . . . 7 ⊢ (2 ∈ ℤ → 2 ∈ (ℤ≥‘2))
19	17, 18	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ (ℤ≥‘2)
20	19	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈ (ℤ≥‘2))
21		nnrp 12399	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ+)
22		logbge0b 44622	. . . . 5 ⊢ ((2 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℝ+) → (0 ≤ (2 logb 𝑁) ↔ 1 ≤ 𝑁))
23	20, 21, 22	syl2anc 586	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (0 ≤ (2 logb 𝑁) ↔ 1 ≤ 𝑁))
24		logblt1b 44623	. . . . 5 ⊢ ((2 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℝ+) → ((2 logb 𝑁) < 1 ↔ 𝑁 < 2))
25	20, 21, 24	syl2anc 586	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2 logb 𝑁) < 1 ↔ 𝑁 < 2))
26	23, 25	anbi12d 632	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((0 ≤ (2 logb 𝑁) ∧ (2 logb 𝑁) < 1) ↔ (1 ≤ 𝑁 ∧ 𝑁 < 2)))
27		df-2 11699	. . . . . . . 8 ⊢ 2 = (1 + 1)
28	27	breq2i 5073	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 < 2 ↔ 𝑁 < (1 + 1))
29	28	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 < 2 ↔ 𝑁 < (1 + 1)))
30	29	anbi2d 630	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 ≤ 𝑁 ∧ 𝑁 < 2) ↔ (1 ≤ 𝑁 ∧ 𝑁 < (1 + 1))))
31		nnre 11644	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ)
32		1zzd 12012	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈ ℤ)
33		flbi 13185	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℤ) → ((⌊‘𝑁) = 1 ↔ (1 ≤ 𝑁 ∧ 𝑁 < (1 + 1))))
34	31, 32, 33	syl2anc 586	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((⌊‘𝑁) = 1 ↔ (1 ≤ 𝑁 ∧ 𝑁 < (1 + 1))))
35	30, 34	bitr4d 284	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 ≤ 𝑁 ∧ 𝑁 < 2) ↔ (⌊‘𝑁) = 1))
36		nnz 12003	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
37		flid 13177	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (⌊‘𝑁) = 𝑁)
38	36, 37	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (⌊‘𝑁) = 𝑁)
39	38	eqcomd 2827	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 = (⌊‘𝑁))
40	39	adantr 483	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (⌊‘𝑁) = 1) → 𝑁 = (⌊‘𝑁))
41		simpr 487	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (⌊‘𝑁) = 1) → (⌊‘𝑁) = 1)
42	40, 41	eqtrd 2856	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (⌊‘𝑁) = 1) → 𝑁 = 1)
43	42	ex 415	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((⌊‘𝑁) = 1 → 𝑁 = 1))
44	35, 43	sylbid 242	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 ≤ 𝑁 ∧ 𝑁 < 2) → 𝑁 = 1))
45	26, 44	sylbid 242	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((0 ≤ (2 logb 𝑁) ∧ (2 logb 𝑁) < 1) → 𝑁 = 1))
46	16, 45	impbid2 228	1 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 = 1 ↔ (0 ≤ (2 logb 𝑁) ∧ (2 logb 𝑁) < 1)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 398   = wceq 1533   ∈ wcel 2110   ≠ wne 3016   class class class wbr 5065  ‘cfv 6354  (class class class)co 7155  ℂcc 10534  ℝcr 10535  0cc0 10536  1c1 10537   + caddc 10539   < clt 10674   ≤ cle 10675  ℕcn 11637  2c2 11691  ℤcz 11980  ℤ_≥cuz 12242  ℝ⁺crp 12388  ⌊cfl 13159   log_b clogb 25341

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 1907  ax-6 1966  ax-7 2011  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2173  ax-ext 2793  ax-rep 5189  ax-sep 5202  ax-nul 5209  ax-pow 5265  ax-pr 5329  ax-un 7460  ax-inf2 9103  ax-cnex 10592  ax-resscn 10593  ax-1cn 10594  ax-icn 10595  ax-addcl 10596  ax-addrcl 10597  ax-mulcl 10598  ax-mulrcl 10599  ax-mulcom 10600  ax-addass 10601  ax-mulass 10602  ax-distr 10603  ax-i2m1 10604  ax-1ne0 10605  ax-1rid 10606  ax-rnegex 10607  ax-rrecex 10608  ax-cnre 10609  ax-pre-lttri 10610  ax-pre-lttrn 10611  ax-pre-ltadd 10612  ax-pre-mulgt0 10613  ax-pre-sup 10614  ax-addf 10615  ax-mulf 10616

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2066  df-mo 2618  df-eu 2650  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3772  df-csb 3883  df-dif 3938  df-un 3940  df-in 3942  df-ss 3951  df-pss 3953  df-nul 4291  df-if 4467  df-pw 4540  df-sn 4567  df-pr 4569  df-tp 4571  df-op 4573  df-uni 4838  df-int 4876  df-iun 4920  df-iin 4921  df-br 5066  df-opab 5128  df-mpt 5146  df-tr 5172  df-id 5459  df-eprel 5464  df-po 5473  df-so 5474  df-fr 5513  df-se 5514  df-we 5515  df-xp 5560  df-rel 5561  df-cnv 5562  df-co 5563  df-dm 5564  df-rn 5565  df-res 5566  df-ima 5567  df-pred 6147  df-ord 6193  df-on 6194  df-lim 6195  df-suc 6196  df-iota 6313  df-fun 6356  df-fn 6357  df-f 6358  df-f1 6359  df-fo 6360  df-f1o 6361  df-fv 6362  df-isom 6363  df-riota 7113  df-ov 7158  df-oprab 7159  df-mpo 7160  df-of 7408  df-om 7580  df-1st 7688  df-2nd 7689  df-supp 7830  df-wrecs 7946  df-recs 8007  df-rdg 8045  df-1o 8101  df-2o 8102  df-oadd 8105  df-er 8288  df-map 8407  df-pm 8408  df-ixp 8461  df-en 8509  df-dom 8510  df-sdom 8511  df-fin 8512  df-fsupp 8833  df-fi 8874  df-sup 8905  df-inf 8906  df-oi 8973  df-card 9367  df-pnf 10676  df-mnf 10677  df-xr 10678  df-ltxr 10679  df-le 10680  df-sub 10871  df-neg 10872  df-div 11297  df-nn 11638  df-2 11699  df-3 11700  df-4 11701  df-5 11702  df-6 11703  df-7 11704  df-8 11705  df-9 11706  df-n0 11897  df-z 11981  df-dec 12098  df-uz 12243  df-q 12348  df-rp 12389  df-xneg 12506  df-xadd 12507  df-xmul 12508  df-ioo 12741  df-ioc 12742  df-ico 12743  df-icc 12744  df-fz 12892  df-fzo 13033  df-fl 13161  df-mod 13237  df-seq 13369  df-exp 13429  df-fac 13633  df-bc 13662  df-hash 13690  df-shft 14425  df-cj 14457  df-re 14458  df-im 14459  df-sqrt 14593  df-abs 14594  df-limsup 14827  df-clim 14844  df-rlim 14845  df-sum 15042  df-ef 15420  df-sin 15422  df-cos 15423  df-pi 15425  df-struct 16484  df-ndx 16485  df-slot 16486  df-base 16488  df-sets 16489  df-ress 16490  df-plusg 16577  df-mulr 16578  df-starv 16579  df-sca 16580  df-vsca 16581  df-ip 16582  df-tset 16583  df-ple 16584  df-ds 16586  df-unif 16587  df-hom 16588  df-cco 16589  df-rest 16695  df-topn 16696  df-0g 16714  df-gsum 16715  df-topgen 16716  df-pt 16717  df-prds 16720  df-xrs 16774  df-qtop 16779  df-imas 16780  df-xps 16782  df-mre 16856  df-mrc 16857  df-acs 16859  df-mgm 17851  df-sgrp 17900  df-mnd 17911  df-submnd 17956  df-mulg 18224  df-cntz 18446  df-cmn 18907  df-psmet 20536  df-xmet 20537  df-met 20538  df-bl 20539  df-mopn 20540  df-fbas 20541  df-fg 20542  df-cnfld 20545  df-top 21501  df-topon 21518  df-topsp 21540  df-bases 21553  df-cld 21626  df-ntr 21627  df-cls 21628  df-nei 21705  df-lp 21743  df-perf 21744  df-cn 21834  df-cnp 21835  df-haus 21922  df-tx 22169  df-hmeo 22362  df-fil 22453  df-fm 22545  df-flim 22546  df-flf 22547  df-xms 22929  df-ms 22930  df-tms 22931  df-cncf 23485  df-limc 24463  df-dv 24464  df-log 25139  df-logb 25342

This theorem is referenced by:  blen1b  44647