Metamath Proof Explorer


Theorem fmtnorec2lem

Description: Lemma for fmtnorec2 (induction step). (Contributed by AV, 29-Jul-2021)

Ref Expression
Assertion fmtnorec2lem ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 → FermatNo ⁡ y + 1 + 1 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n + 2

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 peano2nn0 ⊢ y ∈ ℕ 0 → y + 1 ∈ ℕ 0
2 peano2nn0 ⊢ y + 1 ∈ ℕ 0 → y + 1 + 1 ∈ ℕ 0
3 fmtno ⊢ y + 1 + 1 ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 + 1 = 2 2 y + 1 + 1 + 1
4 1 2 3 3syl ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 + 1 = 2 2 y + 1 + 1 + 1
5 2cnd ⊢ y ∈ ℕ 0 → 2 ∈ ℂ
6 5 1 expp1d ⊢ y ∈ ℕ 0 → 2 y + 1 + 1 = 2 y + 1 ⋅ 2
7 6 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ 0 → 2 2 y + 1 + 1 = 2 2 y + 1 ⋅ 2
8 2nn0 ⊢ 2 ∈ ℕ 0
9 8 a1i ⊢ y ∈ ℕ 0 → 2 ∈ ℕ 0
10 9 1 nn0expcld ⊢ y ∈ ℕ 0 → 2 y + 1 ∈ ℕ 0
11 9 10 nn0expcld ⊢ y ∈ ℕ 0 → 2 2 y + 1 ∈ ℕ 0
12 11 nn0cnd ⊢ y ∈ ℕ 0 → 2 2 y + 1 ∈ ℂ
13 12 sqvald ⊢ y ∈ ℕ 0 → 2 2 y + 1 2 = 2 2 y + 1 ⁢ 2 2 y + 1
14 5 9 10 expmuld ⊢ y ∈ ℕ 0 → 2 2 y + 1 ⋅ 2 = 2 2 y + 1 2
15 fmtnom1nn ⊢ y + 1 ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 − 1 = 2 2 y + 1
16 1 15 syl ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 − 1 = 2 2 y + 1
17 16 16 oveq12d ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 − 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 = 2 2 y + 1 ⁢ 2 2 y + 1
18 13 14 17 3eqtr4d ⊢ y ∈ ℕ 0 → 2 2 y + 1 ⋅ 2 = FermatNo ⁡ y + 1 − 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1
19 7 18 eqtrd ⊢ y ∈ ℕ 0 → 2 2 y + 1 + 1 = FermatNo ⁡ y + 1 − 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1
20 19 oveq1d ⊢ y ∈ ℕ 0 → 2 2 y + 1 + 1 + 1 = FermatNo ⁡ y + 1 − 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1
21 4 20 eqtrd ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 + 1 = FermatNo ⁡ y + 1 − 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1
22 21 adantr ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 → FermatNo ⁡ y + 1 + 1 = FermatNo ⁡ y + 1 − 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1
23 oveq1 ⊢ FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 → FermatNo ⁡ y + 1 − 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 - 1
24 23 oveq1d ⊢ FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 → FermatNo ⁡ y + 1 − 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 - 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1
25 24 oveq1d ⊢ FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 → FermatNo ⁡ y + 1 − 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 - 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1
26 25 adantl ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 → FermatNo ⁡ y + 1 − 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 - 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1
27 fzfid ⊢ y ∈ ℕ 0 → 0 … y ∈ Fin
28 elfznn0 ⊢ n ∈ 0 … y → n ∈ ℕ 0
29 fmtnonn ⊢ n ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ n ∈ ℕ
30 29 nncnd ⊢ n ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ n ∈ ℂ
31 28 30 syl ⊢ n ∈ 0 … y → FermatNo ⁡ n ∈ ℂ
32 31 adantl ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ n ∈ 0 … y → FermatNo ⁡ n ∈ ℂ
33 27 32 fprodcl ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ∈ ℂ
34 1cnd ⊢ y ∈ ℕ 0 → 1 ∈ ℂ
35 33 5 34 addsubassd ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 - 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 - 1
36 2m1e1 ⊢ 2 − 1 = 1
37 36 oveq2i ⊢ ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 - 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 1
38 35 37 eqtrdi ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 - 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 1
39 38 oveq1d ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 - 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1
40 fmtnonn ⊢ y + 1 ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 ∈ ℕ
41 1 40 syl ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 ∈ ℕ
42 41 nncnd ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 ∈ ℂ
43 42 34 subcld ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 − 1 ∈ ℂ
44 33 42 muls1d ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n
45 43 mullidd ⊢ y ∈ ℕ 0 → 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 = FermatNo ⁡ y + 1 − 1
46 44 45 oveq12d ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 - 1
47 33 43 34 46 joinlmuladdmuld ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 - 1
48 39 47 eqtrd ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 - 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 - 1
49 48 adantr ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 - 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 - 1
50 49 oveq1d ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 - 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1
51 eqcom ⊢ FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 ↔ ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 = FermatNo ⁡ y + 1
52 42 5 33 subadd2d ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 − 2 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ↔ ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 = FermatNo ⁡ y + 1
53 51 52 bitr4id ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 ↔ FermatNo ⁡ y + 1 − 2 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n
54 oveq2 ⊢ ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n = FermatNo ⁡ y + 1 − 2 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − FermatNo ⁡ y + 1 − 2
55 54 oveq1d ⊢ ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n = FermatNo ⁡ y + 1 − 2 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 - 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − FermatNo ⁡ y + 1 − 2 + FermatNo ⁡ y + 1 - 1
56 55 oveq1d ⊢ ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n = FermatNo ⁡ y + 1 − 2 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − FermatNo ⁡ y + 1 − 2 + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1
57 56 eqcoms ⊢ FermatNo ⁡ y + 1 − 2 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − FermatNo ⁡ y + 1 − 2 + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1
58 33 42 mulcld ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 ∈ ℂ
59 42 5 subcld ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 − 2 ∈ ℂ
60 58 59 subcld ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − FermatNo ⁡ y + 1 − 2 ∈ ℂ
61 60 43 34 addassd ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − FermatNo ⁡ y + 1 − 2 + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − FermatNo ⁡ y + 1 − 2 + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1
62 elnn0uz ⊢ y ∈ ℕ 0 ↔ y ∈ ℤ ≥ 0
63 62 biimpi ⊢ y ∈ ℕ 0 → y ∈ ℤ ≥ 0
64 elfznn0 ⊢ n ∈ 0 … y + 1 → n ∈ ℕ 0
65 64 30 syl ⊢ n ∈ 0 … y + 1 → FermatNo ⁡ n ∈ ℂ
66 65 adantl ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ n ∈ 0 … y + 1 → FermatNo ⁡ n ∈ ℂ
67 fveq2 ⊢ n = y + 1 → FermatNo ⁡ n = FermatNo ⁡ y + 1
68 63 66 67 fprodp1 ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1
69 68 eqcomd ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n
70 69 oveq1d ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − FermatNo ⁡ y + 1 − 2 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n − FermatNo ⁡ y + 1 − 2
71 npcan1 ⊢ FermatNo ⁡ y + 1 ∈ ℂ → FermatNo ⁡ y + 1 - 1 + 1 = FermatNo ⁡ y + 1
72 42 71 syl ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 - 1 + 1 = FermatNo ⁡ y + 1
73 70 72 oveq12d ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − FermatNo ⁡ y + 1 − 2 + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n - FermatNo ⁡ y + 1 − 2 + FermatNo ⁡ y + 1
74 fzfid ⊢ y ∈ ℕ 0 → 0 … y + 1 ∈ Fin
75 74 66 fprodcl ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n ∈ ℂ
76 75 59 42 subadd23d ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n - FermatNo ⁡ y + 1 − 2 + FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 - FermatNo ⁡ y + 1 − 2
77 73 76 eqtrd ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − FermatNo ⁡ y + 1 − 2 + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 - FermatNo ⁡ y + 1 − 2
78 42 5 nncand ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 − FermatNo ⁡ y + 1 − 2 = 2
79 78 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 - FermatNo ⁡ y + 1 − 2 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n + 2
80 61 77 79 3eqtrd ⊢ y ∈ ℕ 0 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − FermatNo ⁡ y + 1 − 2 + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n + 2
81 57 80 sylan9eqr ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ FermatNo ⁡ y + 1 − 2 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n + 2
82 81 ex ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 − 2 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n + 2
83 53 82 sylbid ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n + 2
84 83 imp ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n + 2
85 50 84 eqtrd ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 → ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 - 1 ⁢ FermatNo ⁡ y + 1 − 1 + 1 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n + 2
86 22 26 85 3eqtrd ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 → FermatNo ⁡ y + 1 + 1 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n + 2
87 86 ex ⊢ y ∈ ℕ 0 → FermatNo ⁡ y + 1 = ∏ n = 0 y FermatNo ⁡ n + 2 → FermatNo ⁡ y + 1 + 1 = ∏ n = 0 y + 1 FermatNo ⁡ n + 2