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Theorem fltne

Description: If a counterexample to FLT exists, its addends are not equal. (Contributed by SN, 1-Jun-2023)

Ref Expression
Hypotheses fltne.a ( 𝜑𝐴 ∈ ℕ )
fltne.b ( 𝜑𝐵 ∈ ℕ )
fltne.c ( 𝜑𝐶 ∈ ℕ )
fltne.n ( 𝜑𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) )
fltne.1 ( 𝜑 → ( ( 𝐴𝑁 ) + ( 𝐵𝑁 ) ) = ( 𝐶𝑁 ) )
Assertion fltne ( 𝜑𝐴𝐵 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fltne.a ( 𝜑𝐴 ∈ ℕ )
2 fltne.b ( 𝜑𝐵 ∈ ℕ )
3 fltne.c ( 𝜑𝐶 ∈ ℕ )
4 fltne.n ( 𝜑𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) )
5 fltne.1 ( 𝜑 → ( ( 𝐴𝑁 ) + ( 𝐵𝑁 ) ) = ( 𝐶𝑁 ) )
6 2prm 2 ∈ ℙ
7 rtprmirr ( ( 2 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ) → ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ∈ ( ℝ ∖ ℚ ) )
8 6 4 7 sylancr ( 𝜑 → ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ∈ ( ℝ ∖ ℚ ) )
9 8 eldifbd ( 𝜑 → ¬ ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ∈ ℚ )
10 3 nnzd ( 𝜑𝐶 ∈ ℤ )
11 znq ( ( 𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℕ ) → ( 𝐶 / 𝐴 ) ∈ ℚ )
12 10 1 11 syl2anc ( 𝜑 → ( 𝐶 / 𝐴 ) ∈ ℚ )
13 eleq1a ( ( 𝐶 / 𝐴 ) ∈ ℚ → ( ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) = ( 𝐶 / 𝐴 ) → ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ∈ ℚ ) )
14 12 13 syl ( 𝜑 → ( ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) = ( 𝐶 / 𝐴 ) → ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ∈ ℚ ) )
15 14 necon3bd ( 𝜑 → ( ¬ ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ∈ ℚ → ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ≠ ( 𝐶 / 𝐴 ) ) )
16 9 15 mpd ( 𝜑 → ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ≠ ( 𝐶 / 𝐴 ) )
17 2rp 2 ∈ ℝ+
18 17 a1i ( 𝜑 → 2 ∈ ℝ+ )
19 eluz2nn ( 𝑁 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) → 𝑁 ∈ ℕ )
20 4 19 syl ( 𝜑𝑁 ∈ ℕ )
21 20 nnrecred ( 𝜑 → ( 1 / 𝑁 ) ∈ ℝ )
22 18 21 rpcxpcld ( 𝜑 → ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ∈ ℝ+ )
23 22 adantr ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ∈ ℝ+ )
24 3 nnrpd ( 𝜑𝐶 ∈ ℝ+ )
25 1 nnrpd ( 𝜑𝐴 ∈ ℝ+ )
26 24 25 rpdivcld ( 𝜑 → ( 𝐶 / 𝐴 ) ∈ ℝ+ )
27 26 adantr ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( 𝐶 / 𝐴 ) ∈ ℝ+ )
28 20 adantr ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → 𝑁 ∈ ℕ )
29 20 nnnn0d ( 𝜑𝑁 ∈ ℕ0 )
30 1 29 nnexpcld ( 𝜑 → ( 𝐴𝑁 ) ∈ ℕ )
31 30 adantr ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( 𝐴𝑁 ) ∈ ℕ )
32 31 nncnd ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( 𝐴𝑁 ) ∈ ℂ )
33 2cnd ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → 2 ∈ ℂ )
34 31 nnne0d ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( 𝐴𝑁 ) ≠ 0 )
35 30 nncnd ( 𝜑 → ( 𝐴𝑁 ) ∈ ℂ )
36 35 times2d ( 𝜑 → ( ( 𝐴𝑁 ) · 2 ) = ( ( 𝐴𝑁 ) + ( 𝐴𝑁 ) ) )
37 36 adantr ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( ( 𝐴𝑁 ) · 2 ) = ( ( 𝐴𝑁 ) + ( 𝐴𝑁 ) ) )
38 simpr ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → 𝐴 = 𝐵 )
39 38 oveq1d ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( 𝐴𝑁 ) = ( 𝐵𝑁 ) )
40 39 oveq2d ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( ( 𝐴𝑁 ) + ( 𝐴𝑁 ) ) = ( ( 𝐴𝑁 ) + ( 𝐵𝑁 ) ) )
41 5 adantr ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( ( 𝐴𝑁 ) + ( 𝐵𝑁 ) ) = ( 𝐶𝑁 ) )
42 37 40 41 3eqtrd ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( ( 𝐴𝑁 ) · 2 ) = ( 𝐶𝑁 ) )
43 32 33 34 42 mvllmuld ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → 2 = ( ( 𝐶𝑁 ) / ( 𝐴𝑁 ) ) )
44 2cn 2 ∈ ℂ
45 cxproot ( ( 2 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ) → ( ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ↑ 𝑁 ) = 2 )
46 44 20 45 sylancr ( 𝜑 → ( ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ↑ 𝑁 ) = 2 )
47 46 adantr ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ↑ 𝑁 ) = 2 )
48 3 nncnd ( 𝜑𝐶 ∈ ℂ )
49 1 nncnd ( 𝜑𝐴 ∈ ℂ )
50 1 nnne0d ( 𝜑𝐴 ≠ 0 )
51 48 49 50 29 expdivd ( 𝜑 → ( ( 𝐶 / 𝐴 ) ↑ 𝑁 ) = ( ( 𝐶𝑁 ) / ( 𝐴𝑁 ) ) )
52 51 adantr ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( ( 𝐶 / 𝐴 ) ↑ 𝑁 ) = ( ( 𝐶𝑁 ) / ( 𝐴𝑁 ) ) )
53 43 47 52 3eqtr4d ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) ↑ 𝑁 ) = ( ( 𝐶 / 𝐴 ) ↑ 𝑁 ) )
54 23 27 28 53 exp11nnd ( ( 𝜑𝐴 = 𝐵 ) → ( 2 ↑𝑐 ( 1 / 𝑁 ) ) = ( 𝐶 / 𝐴 ) )
55 16 54 mteqand ( 𝜑𝐴𝐵 )