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Theorem fmtnorec3

Description: The third recurrence relation for Fermat numbers, see Wikipedia "Fermat number", 31-Jul-2021, https://en.wikipedia.org/wiki/Fermat_number#Basic_properties . (Contributed by AV, 2-Aug-2021)

Ref Expression
Assertion fmtnorec3 N 2 FermatNo N = FermatNo N 1 + 2 2 N 1 n = 0 N 2 FermatNo n

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fzfid N 2 0 N 2 Fin
2 elfznn0 n 0 N 2 n 0
3 fmtnonn n 0 FermatNo n
4 2 3 syl n 0 N 2 FermatNo n
5 4 nncnd n 0 N 2 FermatNo n
6 5 adantl N 2 n 0 N 2 FermatNo n
7 1 6 fprodcl N 2 n = 0 N 2 FermatNo n
8 2cn 2
9 8 a1i N 2 2
10 uznn0sub N 2 N 2 0
11 fmtnorec2 N 2 0 FermatNo N - 2 + 1 = n = 0 N 2 FermatNo n + 2
12 10 11 syl N 2 FermatNo N - 2 + 1 = n = 0 N 2 FermatNo n + 2
13 12 eqcomd N 2 n = 0 N 2 FermatNo n + 2 = FermatNo N - 2 + 1
14 7 9 13 mvlraddd N 2 n = 0 N 2 FermatNo n = FermatNo N - 2 + 1 2
15 14 oveq2d N 2 2 2 N 1 n = 0 N 2 FermatNo n = 2 2 N 1 FermatNo N - 2 + 1 2
16 15 oveq2d N 2 FermatNo N 1 + 2 2 N 1 n = 0 N 2 FermatNo n = FermatNo N 1 + 2 2 N 1 FermatNo N - 2 + 1 2
17 2nn0 2 0
18 17 a1i N 2 2 0
19 eluz2nn N 2 N
20 nnm1nn0 N N 1 0
21 19 20 syl N 2 N 1 0
22 18 21 nn0expcld N 2 2 N 1 0
23 18 22 nn0expcld N 2 2 2 N 1 0
24 23 nn0cnd N 2 2 2 N 1
25 peano2nn0 N 2 0 N - 2 + 1 0
26 10 25 syl N 2 N - 2 + 1 0
27 fmtnonn N - 2 + 1 0 FermatNo N - 2 + 1
28 26 27 syl N 2 FermatNo N - 2 + 1
29 28 nncnd N 2 FermatNo N - 2 + 1
30 24 29 9 subdid N 2 2 2 N 1 FermatNo N - 2 + 1 2 = 2 2 N 1 FermatNo N - 2 + 1 2 2 N 1 2
31 eluzelcn N 2 N
32 ax-1cn 1
33 32 a1i N 2 1
34 subsub N 2 1 N 2 1 = N - 2 + 1
35 34 eqcomd N 2 1 N - 2 + 1 = N 2 1
36 31 9 33 35 syl3anc N 2 N - 2 + 1 = N 2 1
37 2m1e1 2 1 = 1
38 37 oveq2i N 2 1 = N 1
39 36 38 eqtrdi N 2 N - 2 + 1 = N 1
40 39 fveq2d N 2 FermatNo N - 2 + 1 = FermatNo N 1
41 40 oveq2d N 2 2 2 N 1 FermatNo N - 2 + 1 = 2 2 N 1 FermatNo N 1
42 41 oveq1d N 2 2 2 N 1 FermatNo N - 2 + 1 2 2 N 1 2 = 2 2 N 1 FermatNo N 1 2 2 N 1 2
43 30 42 eqtrd N 2 2 2 N 1 FermatNo N - 2 + 1 2 = 2 2 N 1 FermatNo N 1 2 2 N 1 2
44 43 oveq2d N 2 FermatNo N 1 + 2 2 N 1 FermatNo N - 2 + 1 2 = FermatNo N 1 + 2 2 N 1 FermatNo N 1 - 2 2 N 1 2
45 fmtnonn N 1 0 FermatNo N 1
46 21 45 syl N 2 FermatNo N 1
47 46 nncnd N 2 FermatNo N 1
48 47 mulid2d N 2 1 FermatNo N 1 = FermatNo N 1
49 48 eqcomd N 2 FermatNo N 1 = 1 FermatNo N 1
50 49 oveq1d N 2 FermatNo N 1 + 2 2 N 1 FermatNo N 1 = 1 FermatNo N 1 + 2 2 N 1 FermatNo N 1
51 33 24 47 adddird N 2 1 + 2 2 N 1 FermatNo N 1 = 1 FermatNo N 1 + 2 2 N 1 FermatNo N 1
52 33 24 addcomd N 2 1 + 2 2 N 1 = 2 2 N 1 + 1
53 fmtno N 1 0 FermatNo N 1 = 2 2 N 1 + 1
54 21 53 syl N 2 FermatNo N 1 = 2 2 N 1 + 1
55 52 54 eqtr4d N 2 1 + 2 2 N 1 = FermatNo N 1
56 55 oveq1d N 2 1 + 2 2 N 1 FermatNo N 1 = FermatNo N 1 FermatNo N 1
57 47 sqvald N 2 FermatNo N 1 2 = FermatNo N 1 FermatNo N 1
58 56 57 eqtr4d N 2 1 + 2 2 N 1 FermatNo N 1 = FermatNo N 1 2
59 50 51 58 3eqtr2d N 2 FermatNo N 1 + 2 2 N 1 FermatNo N 1 = FermatNo N 1 2
60 59 oveq1d N 2 FermatNo N 1 + 2 2 N 1 FermatNo N 1 - 2 2 N 1 2 = FermatNo N 1 2 2 2 N 1 2
61 24 47 mulcld N 2 2 2 N 1 FermatNo N 1
62 24 9 mulcld N 2 2 2 N 1 2
63 47 61 62 addsubassd N 2 FermatNo N 1 + 2 2 N 1 FermatNo N 1 - 2 2 N 1 2 = FermatNo N 1 + 2 2 N 1 FermatNo N 1 - 2 2 N 1 2
64 npcan1 N N - 1 + 1 = N
65 31 64 syl N 2 N - 1 + 1 = N
66 65 eqcomd N 2 N = N - 1 + 1
67 66 fveq2d N 2 FermatNo N = FermatNo N - 1 + 1
68 fmtnorec1 N 1 0 FermatNo N - 1 + 1 = FermatNo N 1 1 2 + 1
69 21 68 syl N 2 FermatNo N - 1 + 1 = FermatNo N 1 1 2 + 1
70 binom2sub1 FermatNo N 1 FermatNo N 1 1 2 = FermatNo N 1 2 - 2 FermatNo N 1 + 1
71 47 70 syl N 2 FermatNo N 1 1 2 = FermatNo N 1 2 - 2 FermatNo N 1 + 1
72 71 oveq1d N 2 FermatNo N 1 1 2 + 1 = FermatNo N 1 2 2 FermatNo N 1 + 1 + 1
73 46 nnsqcld N 2 FermatNo N 1 2
74 73 nncnd N 2 FermatNo N 1 2
75 9 47 mulcld N 2 2 FermatNo N 1
76 74 75 subcld N 2 FermatNo N 1 2 2 FermatNo N 1
77 76 33 33 addassd N 2 FermatNo N 1 2 2 FermatNo N 1 + 1 + 1 = FermatNo N 1 2 2 FermatNo N 1 + 1 + 1
78 32 2timesi 2 1 = 1 + 1
79 78 eqcomi 1 + 1 = 2 1
80 79 a1i N 2 1 + 1 = 2 1
81 80 oveq2d N 2 FermatNo N 1 2 2 FermatNo N 1 + 1 + 1 = FermatNo N 1 2 - 2 FermatNo N 1 + 2 1
82 77 81 eqtrd N 2 FermatNo N 1 2 2 FermatNo N 1 + 1 + 1 = FermatNo N 1 2 - 2 FermatNo N 1 + 2 1
83 8 32 mulcli 2 1
84 83 a1i N 2 2 1
85 74 75 84 subadd23d N 2 FermatNo N 1 2 - 2 FermatNo N 1 + 2 1 = FermatNo N 1 2 + 2 1 - 2 FermatNo N 1
86 9 33 47 subdid N 2 2 1 FermatNo N 1 = 2 1 2 FermatNo N 1
87 86 eqcomd N 2 2 1 2 FermatNo N 1 = 2 1 FermatNo N 1
88 87 oveq2d N 2 FermatNo N 1 2 + 2 1 - 2 FermatNo N 1 = FermatNo N 1 2 + 2 1 FermatNo N 1
89 33 47 subcld N 2 1 FermatNo N 1
90 9 89 mulneg2d N 2 2 1 FermatNo N 1 = 2 1 FermatNo N 1
91 33 47 negsubdi2d N 2 1 FermatNo N 1 = FermatNo N 1 1
92 fmtnom1nn N 1 0 FermatNo N 1 1 = 2 2 N 1
93 21 92 syl N 2 FermatNo N 1 1 = 2 2 N 1
94 91 93 eqtrd N 2 1 FermatNo N 1 = 2 2 N 1
95 94 oveq2d N 2 2 1 FermatNo N 1 = 2 2 2 N 1
96 90 95 eqtr3d N 2 2 1 FermatNo N 1 = 2 2 2 N 1
97 96 oveq2d N 2 FermatNo N 1 2 2 1 FermatNo N 1 = FermatNo N 1 2 2 2 2 N 1
98 9 89 mulcld N 2 2 1 FermatNo N 1
99 74 98 subnegd N 2 FermatNo N 1 2 2 1 FermatNo N 1 = FermatNo N 1 2 + 2 1 FermatNo N 1
100 9 24 mulcomd N 2 2 2 2 N 1 = 2 2 N 1 2
101 100 oveq2d N 2 FermatNo N 1 2 2 2 2 N 1 = FermatNo N 1 2 2 2 N 1 2
102 97 99 101 3eqtr3d N 2 FermatNo N 1 2 + 2 1 FermatNo N 1 = FermatNo N 1 2 2 2 N 1 2
103 85 88 102 3eqtrd N 2 FermatNo N 1 2 - 2 FermatNo N 1 + 2 1 = FermatNo N 1 2 2 2 N 1 2
104 72 82 103 3eqtrd N 2 FermatNo N 1 1 2 + 1 = FermatNo N 1 2 2 2 N 1 2
105 67 69 104 3eqtrrd N 2 FermatNo N 1 2 2 2 N 1 2 = FermatNo N
106 60 63 105 3eqtr3d N 2 FermatNo N 1 + 2 2 N 1 FermatNo N 1 - 2 2 N 1 2 = FermatNo N
107 16 44 106 3eqtrrd N 2 FermatNo N = FermatNo N 1 + 2 2 N 1 n = 0 N 2 FermatNo n