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Theorem jm2.24

Description: Lemma 2.24 of JonesMatijasevic p. 697 extended to ZZ . Could be eliminated with a more careful proof of jm2.26lem3 . (Contributed by Stefan O'Rear, 3-Oct-2014)

Ref Expression
Assertion jm2.24 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → A Y rm N − 1 + A Y rm N < A X rm N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simpll ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A ∈ ℤ ≥ 2
2 peano2zm ⊢ N ∈ ℤ → N − 1 ∈ ℤ
3 2 ad2antlr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → N − 1 ∈ ℤ
4 frmy ⊢ Y rm : ℤ ≥ 2 × ℤ ⟶ ℤ
5 4 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N − 1 ∈ ℤ → A Y rm N − 1 ∈ ℤ
6 1 3 5 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm N − 1 ∈ ℤ
7 6 zred ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm N − 1 ∈ ℝ
8 4 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → A Y rm N ∈ ℤ
9 8 zred ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → A Y rm N ∈ ℝ
10 9 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm N ∈ ℝ
11 7 10 readdcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm N − 1 + A Y rm N ∈ ℝ
12 0red ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → 0 ∈ ℝ
13 frmx ⊢ X rm : ℤ ≥ 2 × ℤ ⟶ ℕ 0
14 13 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → A X rm N ∈ ℕ 0
15 14 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A X rm N ∈ ℕ 0
16 15 nn0red ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A X rm N ∈ ℝ
17 znegcl ⊢ N ∈ ℤ → − N ∈ ℤ
18 17 ad2antlr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → − N ∈ ℤ
19 18 peano2zd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → - N + 1 ∈ ℤ
20 4 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ - N + 1 ∈ ℤ → A Y rm - N + 1 ∈ ℤ
21 1 19 20 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm - N + 1 ∈ ℤ
22 21 zred ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm - N + 1 ∈ ℝ
23 4 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ − N ∈ ℤ → A Y rm -N ∈ ℤ
24 1 18 23 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm -N ∈ ℤ
25 24 zred ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm -N ∈ ℝ
26 rmy0 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm 0 = 0
27 26 ad2antrr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm 0 = 0
28 simpr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → N ≤ 0
29 zre ⊢ N ∈ ℤ → N ∈ ℝ
30 29 ad2antlr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → N ∈ ℝ
31 30 le0neg1d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → N ≤ 0 ↔ 0 ≤ − N
32 28 31 mpbid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → 0 ≤ − N
33 0zd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → 0 ∈ ℤ
34 zleltp1 ⊢ 0 ∈ ℤ ∧ − N ∈ ℤ → 0 ≤ − N ↔ 0 < - N + 1
35 33 18 34 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → 0 ≤ − N ↔ 0 < - N + 1
36 32 35 mpbid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → 0 < - N + 1
37 ltrmy ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ 0 ∈ ℤ ∧ - N + 1 ∈ ℤ → 0 < - N + 1 ↔ A Y rm 0 < A Y rm - N + 1
38 1 33 19 37 syl3anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → 0 < - N + 1 ↔ A Y rm 0 < A Y rm - N + 1
39 36 38 mpbid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm 0 < A Y rm - N + 1
40 27 39 eqbrtrrd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → 0 < A Y rm - N + 1
41 lermy ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ 0 ∈ ℤ ∧ − N ∈ ℤ → 0 ≤ − N ↔ A Y rm 0 ≤ A Y rm -N
42 1 33 18 41 syl3anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → 0 ≤ − N ↔ A Y rm 0 ≤ A Y rm -N
43 32 42 mpbid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm 0 ≤ A Y rm -N
44 27 43 eqbrtrrd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → 0 ≤ A Y rm -N
45 22 25 40 44 addgtge0d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → 0 < A Y rm - N + 1 + A Y rm -N
46 7 recnd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm N − 1 ∈ ℂ
47 10 recnd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm N ∈ ℂ
48 46 47 negdid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → − A Y rm N − 1 + A Y rm N = - A Y rm N − 1 + − A Y rm N
49 rmyneg ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N − 1 ∈ ℤ → A Y rm − N − 1 = − A Y rm N − 1
50 1 3 49 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm − N − 1 = − A Y rm N − 1
51 rmyneg ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → A Y rm -N = − A Y rm N
52 51 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm -N = − A Y rm N
53 50 52 oveq12d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm − N − 1 + A Y rm -N = - A Y rm N − 1 + − A Y rm N
54 zcn ⊢ N ∈ ℤ → N ∈ ℂ
55 54 ad2antlr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → N ∈ ℂ
56 ax-1cn ⊢ 1 ∈ ℂ
57 negsubdi ⊢ N ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ → − N − 1 = - N + 1
58 55 56 57 sylancl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → − N − 1 = - N + 1
59 58 oveq2d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm − N − 1 = A Y rm - N + 1
60 59 oveq1d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm − N − 1 + A Y rm -N = A Y rm - N + 1 + A Y rm -N
61 48 53 60 3eqtr2d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → − A Y rm N − 1 + A Y rm N = A Y rm - N + 1 + A Y rm -N
62 45 61 breqtrrd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → 0 < − A Y rm N − 1 + A Y rm N
63 11 lt0neg1d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm N − 1 + A Y rm N < 0 ↔ 0 < − A Y rm N − 1 + A Y rm N
64 62 63 mpbird ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm N − 1 + A Y rm N < 0
65 15 nn0ge0d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → 0 ≤ A X rm N
66 11 12 16 64 65 ltletrd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≤ 0 → A Y rm N − 1 + A Y rm N < A X rm N
67 simpll ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ 0 < N → A ∈ ℤ ≥ 2
68 elnnz ⊢ N ∈ ℕ ↔ N ∈ ℤ ∧ 0 < N
69 68 biimpri ⊢ N ∈ ℤ ∧ 0 < N → N ∈ ℕ
70 69 adantll ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ 0 < N → N ∈ ℕ
71 jm2.24nn ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N − 1 + A Y rm N < A X rm N
72 67 70 71 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ 0 < N → A Y rm N − 1 + A Y rm N < A X rm N
73 29 adantl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → N ∈ ℝ
74 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
75 lelttric ⊢ N ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ → N ≤ 0 ∨ 0 < N
76 73 74 75 sylancl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → N ≤ 0 ∨ 0 < N
77 66 72 76 mpjaodan ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → A Y rm N − 1 + A Y rm N < A X rm N