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Theorem jm2.17a

Description: First half of lemma 2.17 of JonesMatijasevic p. 696. (Contributed by Stefan O'Rear, 14-Oct-2014)

Ref Expression
Assertion jm2.17a ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℕ 0 → 2 ⁢ A − 1 N ≤ A Y rm N + 1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 oveq2 ⊢ a = 0 → 2 ⁢ A − 1 a = 2 ⁢ A − 1 0
2 oveq1 ⊢ a = 0 → a + 1 = 0 + 1
3 2 oveq2d ⊢ a = 0 → A Y rm a + 1 = A Y rm 0 + 1
4 1 3 breq12d ⊢ a = 0 → 2 ⁢ A − 1 a ≤ A Y rm a + 1 ↔ 2 ⁢ A − 1 0 ≤ A Y rm 0 + 1
5 4 imbi2d ⊢ a = 0 → A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 a ≤ A Y rm a + 1 ↔ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 0 ≤ A Y rm 0 + 1
6 oveq2 ⊢ a = b → 2 ⁢ A − 1 a = 2 ⁢ A − 1 b
7 oveq1 ⊢ a = b → a + 1 = b + 1
8 7 oveq2d ⊢ a = b → A Y rm a + 1 = A Y rm b + 1
9 6 8 breq12d ⊢ a = b → 2 ⁢ A − 1 a ≤ A Y rm a + 1 ↔ 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1
10 9 imbi2d ⊢ a = b → A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 a ≤ A Y rm a + 1 ↔ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1
11 oveq2 ⊢ a = b + 1 → 2 ⁢ A − 1 a = 2 ⁢ A − 1 b + 1
12 oveq1 ⊢ a = b + 1 → a + 1 = b + 1 + 1
13 12 oveq2d ⊢ a = b + 1 → A Y rm a + 1 = A Y rm b + 1 + 1
14 11 13 breq12d ⊢ a = b + 1 → 2 ⁢ A − 1 a ≤ A Y rm a + 1 ↔ 2 ⁢ A − 1 b + 1 ≤ A Y rm b + 1 + 1
15 14 imbi2d ⊢ a = b + 1 → A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 a ≤ A Y rm a + 1 ↔ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 b + 1 ≤ A Y rm b + 1 + 1
16 oveq2 ⊢ a = N → 2 ⁢ A − 1 a = 2 ⁢ A − 1 N
17 oveq1 ⊢ a = N → a + 1 = N + 1
18 17 oveq2d ⊢ a = N → A Y rm a + 1 = A Y rm N + 1
19 16 18 breq12d ⊢ a = N → 2 ⁢ A − 1 a ≤ A Y rm a + 1 ↔ 2 ⁢ A − 1 N ≤ A Y rm N + 1
20 19 imbi2d ⊢ a = N → A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 a ≤ A Y rm a + 1 ↔ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 N ≤ A Y rm N + 1
21 1le1 ⊢ 1 ≤ 1
22 21 a1i ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → 1 ≤ 1
23 2cn ⊢ 2 ∈ ℂ
24 eluzelcn ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → A ∈ ℂ
25 mulcl ⊢ 2 ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ → 2 ⁢ A ∈ ℂ
26 23 24 25 sylancr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A ∈ ℂ
27 ax-1cn ⊢ 1 ∈ ℂ
28 subcl ⊢ 2 ⁢ A ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ → 2 ⁢ A − 1 ∈ ℂ
29 26 27 28 sylancl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 ∈ ℂ
30 29 exp0d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 0 = 1
31 0p1e1 ⊢ 0 + 1 = 1
32 31 oveq2i ⊢ A Y rm 0 + 1 = A Y rm 1
33 rmy1 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm 1 = 1
34 32 33 eqtrid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm 0 + 1 = 1
35 22 30 34 3brtr4d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 0 ≤ A Y rm 0 + 1
36 2re ⊢ 2 ∈ ℝ
37 eluzelre ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → A ∈ ℝ
38 37 adantl ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A ∈ ℝ
39 remulcl ⊢ 2 ∈ ℝ ∧ A ∈ ℝ → 2 ⁢ A ∈ ℝ
40 36 38 39 sylancr ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A ∈ ℝ
41 1re ⊢ 1 ∈ ℝ
42 resubcl ⊢ 2 ⁢ A ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ → 2 ⁢ A − 1 ∈ ℝ
43 40 41 42 sylancl ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 ∈ ℝ
44 peano2nn0 ⊢ b ∈ ℕ 0 → b + 1 ∈ ℕ 0
45 44 adantr ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → b + 1 ∈ ℕ 0
46 43 45 reexpcld ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 b + 1 ∈ ℝ
47 46 3adant3 ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1 → 2 ⁢ A − 1 b + 1 ∈ ℝ
48 simpr ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A ∈ ℤ ≥ 2
49 nn0z ⊢ b ∈ ℕ 0 → b ∈ ℤ
50 49 adantr ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → b ∈ ℤ
51 50 peano2zd ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → b + 1 ∈ ℤ
52 frmy ⊢ Y rm : ℤ ≥ 2 × ℤ ⟶ ℤ
53 52 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ b + 1 ∈ ℤ → A Y rm b + 1 ∈ ℤ
54 53 zred ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ b + 1 ∈ ℤ → A Y rm b + 1 ∈ ℝ
55 48 51 54 syl2anc ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 ∈ ℝ
56 55 43 remulcld ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 ⁢ 2 ⁢ A − 1 ∈ ℝ
57 56 3adant3 ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1 → A Y rm b + 1 ⁢ 2 ⁢ A − 1 ∈ ℝ
58 51 peano2zd ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → b + 1 + 1 ∈ ℤ
59 52 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ b + 1 + 1 ∈ ℤ → A Y rm b + 1 + 1 ∈ ℤ
60 59 zred ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ b + 1 + 1 ∈ ℤ → A Y rm b + 1 + 1 ∈ ℝ
61 48 58 60 syl2anc ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 + 1 ∈ ℝ
62 61 3adant3 ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1 → A Y rm b + 1 + 1 ∈ ℝ
63 29 3ad2ant2 ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1 → 2 ⁢ A − 1 ∈ ℂ
64 simp1 ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1 → b ∈ ℕ 0
65 63 64 expp1d ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1 → 2 ⁢ A − 1 b + 1 = 2 ⁢ A − 1 b ⁢ 2 ⁢ A − 1
66 simpl ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → b ∈ ℕ 0
67 43 66 reexpcld ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 b ∈ ℝ
68 2nn ⊢ 2 ∈ ℕ
69 eluz2nn ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → A ∈ ℕ
70 69 adantl ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A ∈ ℕ
71 nnmulcl ⊢ 2 ∈ ℕ ∧ A ∈ ℕ → 2 ⁢ A ∈ ℕ
72 68 70 71 sylancr ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A ∈ ℕ
73 nnm1nn0 ⊢ 2 ⁢ A ∈ ℕ → 2 ⁢ A − 1 ∈ ℕ 0
74 nn0ge0 ⊢ 2 ⁢ A − 1 ∈ ℕ 0 → 0 ≤ 2 ⁢ A − 1
75 72 73 74 3syl ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → 0 ≤ 2 ⁢ A − 1
76 43 75 jca ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2 ⁢ A − 1
77 67 55 76 3jca ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 b ∈ ℝ ∧ A Y rm b + 1 ∈ ℝ ∧ 2 ⁢ A − 1 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2 ⁢ A − 1
78 lemul1a ⊢ 2 ⁢ A − 1 b ∈ ℝ ∧ A Y rm b + 1 ∈ ℝ ∧ 2 ⁢ A − 1 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2 ⁢ A − 1 ∧ 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1 → 2 ⁢ A − 1 b ⁢ 2 ⁢ A − 1 ≤ A Y rm b + 1 ⁢ 2 ⁢ A − 1
79 77 78 stoic3 ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1 → 2 ⁢ A − 1 b ⁢ 2 ⁢ A − 1 ≤ A Y rm b + 1 ⁢ 2 ⁢ A − 1
80 65 79 eqbrtrd ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1 → 2 ⁢ A − 1 b + 1 ≤ A Y rm b + 1 ⁢ 2 ⁢ A − 1
81 nn0cn ⊢ b ∈ ℕ 0 → b ∈ ℂ
82 81 adantr ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → b ∈ ℂ
83 pncan ⊢ b ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ → b + 1 - 1 = b
84 82 27 83 sylancl ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → b + 1 - 1 = b
85 84 oveq2d ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 - 1 = A Y rm b
86 52 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ b ∈ ℤ → A Y rm b ∈ ℤ
87 86 zred ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ b ∈ ℤ → A Y rm b ∈ ℝ
88 48 50 87 syl2anc ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b ∈ ℝ
89 85 88 eqeltrd ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 - 1 ∈ ℝ
90 remulcl ⊢ A Y rm b + 1 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ → A Y rm b + 1 ⋅ 1 ∈ ℝ
91 55 41 90 sylancl ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 ⋅ 1 ∈ ℝ
92 40 55 remulcld ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A ⁢ A Y rm b + 1 ∈ ℝ
93 nn0re ⊢ b ∈ ℕ 0 → b ∈ ℝ
94 93 adantr ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → b ∈ ℝ
95 94 lep1d ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → b ≤ b + 1
96 lermy ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ b ∈ ℤ ∧ b + 1 ∈ ℤ → b ≤ b + 1 ↔ A Y rm b ≤ A Y rm b + 1
97 48 50 51 96 syl3anc ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → b ≤ b + 1 ↔ A Y rm b ≤ A Y rm b + 1
98 95 97 mpbid ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b ≤ A Y rm b + 1
99 55 recnd ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 ∈ ℂ
100 99 mulridd ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 ⋅ 1 = A Y rm b + 1
101 98 85 100 3brtr4d ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 - 1 ≤ A Y rm b + 1 ⋅ 1
102 89 91 92 101 lesub2dd ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A ⁢ A Y rm b + 1 − A Y rm b + 1 ⋅ 1 ≤ 2 ⁢ A ⁢ A Y rm b + 1 − A Y rm b + 1 - 1
103 40 recnd ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A ∈ ℂ
104 27 a1i ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → 1 ∈ ℂ
105 99 103 104 subdid ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 ⁢ 2 ⁢ A − 1 = A Y rm b + 1 ⁢ 2 ⁢ A − A Y rm b + 1 ⋅ 1
106 99 103 mulcomd ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 ⁢ 2 ⁢ A = 2 ⁢ A ⁢ A Y rm b + 1
107 106 oveq1d ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 ⁢ 2 ⁢ A − A Y rm b + 1 ⋅ 1 = 2 ⁢ A ⁢ A Y rm b + 1 − A Y rm b + 1 ⋅ 1
108 105 107 eqtrd ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 ⁢ 2 ⁢ A − 1 = 2 ⁢ A ⁢ A Y rm b + 1 − A Y rm b + 1 ⋅ 1
109 rmyluc2 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ b + 1 ∈ ℤ → A Y rm b + 1 + 1 = 2 ⁢ A ⁢ A Y rm b + 1 − A Y rm b + 1 - 1
110 48 51 109 syl2anc ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 + 1 = 2 ⁢ A ⁢ A Y rm b + 1 − A Y rm b + 1 - 1
111 102 108 110 3brtr4d ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm b + 1 ⁢ 2 ⁢ A − 1 ≤ A Y rm b + 1 + 1
112 111 3adant3 ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1 → A Y rm b + 1 ⁢ 2 ⁢ A − 1 ≤ A Y rm b + 1 + 1
113 47 57 62 80 112 letrd ⊢ b ∈ ℕ 0 ∧ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1 → 2 ⁢ A − 1 b + 1 ≤ A Y rm b + 1 + 1
114 113 3exp ⊢ b ∈ ℕ 0 → A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1 → 2 ⁢ A − 1 b + 1 ≤ A Y rm b + 1 + 1
115 114 a2d ⊢ b ∈ ℕ 0 → A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 b ≤ A Y rm b + 1 → A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 b + 1 ≤ A Y rm b + 1 + 1
116 5 10 15 20 35 115 nn0ind ⊢ N ∈ ℕ 0 → A ∈ ℤ ≥ 2 → 2 ⁢ A − 1 N ≤ A Y rm N + 1
117 116 impcom ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℕ 0 → 2 ⁢ A − 1 N ≤ A Y rm N + 1