Metamath Proof Explorer


Theorem 2lgslem1c

Description: Lemma 3 for 2lgslem1 . (Contributed by AV, 19-Jun-2021)

Ref Expression
Assertion 2lgslem1c ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐‘ƒ ) โ†’ ( โŒŠ โ€˜ ( ๐‘ƒ / 4 ) ) โ‰ค ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prmnn โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„• )
2 nnnn0 โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„•0 )
3 oddnn02np1 โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ยฌ 2 โˆฅ ๐‘ƒ โ†” โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ ) )
4 1 2 3 3syl โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โ†’ ( ยฌ 2 โˆฅ ๐‘ƒ โ†” โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ ) )
5 iftrue โŠข ( 2 โˆฅ ๐‘› โ†’ if ( 2 โˆฅ ๐‘› , ( ๐‘› / 2 ) , ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) ) = ( ๐‘› / 2 ) )
6 5 adantr โŠข ( ( 2 โˆฅ ๐‘› โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ if ( 2 โˆฅ ๐‘› , ( ๐‘› / 2 ) , ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) ) = ( ๐‘› / 2 ) )
7 2nn โŠข 2 โˆˆ โ„•
8 nn0ledivnn โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง 2 โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘› / 2 ) โ‰ค ๐‘› )
9 7 8 mpan2 โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐‘› / 2 ) โ‰ค ๐‘› )
10 9 adantl โŠข ( ( 2 โˆฅ ๐‘› โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘› / 2 ) โ‰ค ๐‘› )
11 6 10 eqbrtrd โŠข ( ( 2 โˆฅ ๐‘› โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ if ( 2 โˆฅ ๐‘› , ( ๐‘› / 2 ) , ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) ) โ‰ค ๐‘› )
12 iffalse โŠข ( ยฌ 2 โˆฅ ๐‘› โ†’ if ( 2 โˆฅ ๐‘› , ( ๐‘› / 2 ) , ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) ) = ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) )
13 12 adantr โŠข ( ( ยฌ 2 โˆฅ ๐‘› โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ if ( 2 โˆฅ ๐‘› , ( ๐‘› / 2 ) , ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) ) = ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) )
14 nn0re โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„ )
15 peano2rem โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ โ†’ ( ๐‘› โˆ’ 1 ) โˆˆ โ„ )
16 15 rehalfcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ โ†’ ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) โˆˆ โ„ )
17 14 16 syl โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) โˆˆ โ„ )
18 14 rehalfcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐‘› / 2 ) โˆˆ โ„ )
19 14 lem1d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐‘› โˆ’ 1 ) โ‰ค ๐‘› )
20 14 15 syl โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐‘› โˆ’ 1 ) โˆˆ โ„ )
21 2re โŠข 2 โˆˆ โ„
22 2pos โŠข 0 < 2
23 21 22 pm3.2i โŠข ( 2 โˆˆ โ„ โˆง 0 < 2 )
24 23 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( 2 โˆˆ โ„ โˆง 0 < 2 ) )
25 lediv1 โŠข ( ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„ โˆง ( 2 โˆˆ โ„ โˆง 0 < 2 ) ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) โ‰ค ๐‘› โ†” ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) โ‰ค ( ๐‘› / 2 ) ) )
26 20 14 24 25 syl3anc โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) โ‰ค ๐‘› โ†” ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) โ‰ค ( ๐‘› / 2 ) ) )
27 19 26 mpbid โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) โ‰ค ( ๐‘› / 2 ) )
28 17 18 14 27 9 letrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) โ‰ค ๐‘› )
29 28 adantl โŠข ( ( ยฌ 2 โˆฅ ๐‘› โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) โ‰ค ๐‘› )
30 13 29 eqbrtrd โŠข ( ( ยฌ 2 โˆฅ ๐‘› โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ if ( 2 โˆฅ ๐‘› , ( ๐‘› / 2 ) , ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) ) โ‰ค ๐‘› )
31 11 30 pm2.61ian โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ if ( 2 โˆฅ ๐‘› , ( ๐‘› / 2 ) , ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) ) โ‰ค ๐‘› )
32 31 ad2antlr โŠข ( ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ ) โ†’ if ( 2 โˆฅ ๐‘› , ( ๐‘› / 2 ) , ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) ) โ‰ค ๐‘› )
33 nn0z โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„ค )
34 33 adantl โŠข ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„ค )
35 eqcom โŠข ( ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ โ†” ๐‘ƒ = ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) )
36 35 biimpi โŠข ( ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ โ†’ ๐‘ƒ = ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) )
37 flodddiv4 โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ƒ = ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) โ†’ ( โŒŠ โ€˜ ( ๐‘ƒ / 4 ) ) = if ( 2 โˆฅ ๐‘› , ( ๐‘› / 2 ) , ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) ) )
38 34 36 37 syl2an โŠข ( ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ ) โ†’ ( โŒŠ โ€˜ ( ๐‘ƒ / 4 ) ) = if ( 2 โˆฅ ๐‘› , ( ๐‘› / 2 ) , ( ( ๐‘› โˆ’ 1 ) / 2 ) ) )
39 oveq1 โŠข ( ๐‘ƒ = ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) โ†’ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) = ( ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) โˆ’ 1 ) )
40 39 eqcoms โŠข ( ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ โ†’ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) = ( ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) โˆ’ 1 ) )
41 40 adantl โŠข ( ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ ) โ†’ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) = ( ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) โˆ’ 1 ) )
42 2nn0 โŠข 2 โˆˆ โ„•0
43 42 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ 2 โˆˆ โ„•0 )
44 id โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„•0 )
45 43 44 nn0mulcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( 2 ยท ๐‘› ) โˆˆ โ„•0 )
46 45 nn0cnd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( 2 ยท ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
47 pncan1 โŠข ( ( 2 ยท ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) โˆ’ 1 ) = ( 2 ยท ๐‘› ) )
48 46 47 syl โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) โˆ’ 1 ) = ( 2 ยท ๐‘› ) )
49 48 ad2antlr โŠข ( ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ ) โ†’ ( ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) โˆ’ 1 ) = ( 2 ยท ๐‘› ) )
50 41 49 eqtrd โŠข ( ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ ) โ†’ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) = ( 2 ยท ๐‘› ) )
51 50 oveq1d โŠข ( ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ ) โ†’ ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 ) = ( ( 2 ยท ๐‘› ) / 2 ) )
52 nn0cn โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„‚ )
53 2cnd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ 2 โˆˆ โ„‚ )
54 2ne0 โŠข 2 โ‰  0
55 54 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ 2 โ‰  0 )
56 52 53 55 divcan3d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘› ) / 2 ) = ๐‘› )
57 56 ad2antlr โŠข ( ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘› ) / 2 ) = ๐‘› )
58 51 57 eqtrd โŠข ( ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ ) โ†’ ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 ) = ๐‘› )
59 32 38 58 3brtr4d โŠข ( ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ ) โ†’ ( โŒŠ โ€˜ ( ๐‘ƒ / 4 ) ) โ‰ค ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 ) )
60 59 rexlimdva2 โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โ†’ ( โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ๐‘ƒ โ†’ ( โŒŠ โ€˜ ( ๐‘ƒ / 4 ) ) โ‰ค ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 ) ) )
61 4 60 sylbid โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โ†’ ( ยฌ 2 โˆฅ ๐‘ƒ โ†’ ( โŒŠ โ€˜ ( ๐‘ƒ / 4 ) ) โ‰ค ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 ) ) )
62 61 imp โŠข ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐‘ƒ ) โ†’ ( โŒŠ โ€˜ ( ๐‘ƒ / 4 ) ) โ‰ค ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 ) )