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Theorem ltrmxnn0

Description: The X-sequence is strictly monotonic on NN0 . (Contributed by Stefan O'Rear, 4-Oct-2014)

Ref Expression
Assertion ltrmxnn0 ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0 ) → ( 𝑀 < 𝑁 ↔ ( 𝐴 Xrm 𝑀 ) < ( 𝐴 Xrm 𝑁 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nn0z ( 𝑏 ∈ ℕ0𝑏 ∈ ℤ )
2 frmx Xrm : ( ( ℤ ‘ 2 ) × ℤ ) ⟶ ℕ0
3 2 fovcl ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℤ ) → ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) ∈ ℕ0 )
4 1 3 sylan2 ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) ∈ ℕ0 )
5 4 nn0red ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) ∈ ℝ )
6 eluzelre ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) → 𝐴 ∈ ℝ )
7 6 adantr ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → 𝐴 ∈ ℝ )
8 5 7 remulcld ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) · 𝐴 ) ∈ ℝ )
9 1 peano2zd ( 𝑏 ∈ ℕ0 → ( 𝑏 + 1 ) ∈ ℤ )
10 2 fovcl ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ ( 𝑏 + 1 ) ∈ ℤ ) → ( 𝐴 Xrm ( 𝑏 + 1 ) ) ∈ ℕ0 )
11 9 10 sylan2 ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( 𝐴 Xrm ( 𝑏 + 1 ) ) ∈ ℕ0 )
12 11 nn0red ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( 𝐴 Xrm ( 𝑏 + 1 ) ) ∈ ℝ )
13 eluz2b2 ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ↔ ( 𝐴 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝐴 ) )
14 13 simprbi ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) → 1 < 𝐴 )
15 14 adantr ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → 1 < 𝐴 )
16 rmxypos ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( 0 < ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) ∧ 0 ≤ ( 𝐴 Yrm 𝑏 ) ) )
17 16 simpld ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → 0 < ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) )
18 ltmulgt11 ( ( ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 < ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) ) → ( 1 < 𝐴 ↔ ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) < ( ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) · 𝐴 ) ) )
19 5 7 17 18 syl3anc ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( 1 < 𝐴 ↔ ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) < ( ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) · 𝐴 ) ) )
20 15 19 mpbid ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) < ( ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) · 𝐴 ) )
21 rmspecnonsq ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) → ( ( 𝐴 ↑ 2 ) − 1 ) ∈ ( ℕ ∖ ◻NN ) )
22 21 eldifad ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) → ( ( 𝐴 ↑ 2 ) − 1 ) ∈ ℕ )
23 22 adantr ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( ( 𝐴 ↑ 2 ) − 1 ) ∈ ℕ )
24 23 nnred ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( ( 𝐴 ↑ 2 ) − 1 ) ∈ ℝ )
25 frmy Yrm : ( ( ℤ ‘ 2 ) × ℤ ) ⟶ ℤ
26 25 fovcl ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℤ ) → ( 𝐴 Yrm 𝑏 ) ∈ ℤ )
27 1 26 sylan2 ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( 𝐴 Yrm 𝑏 ) ∈ ℤ )
28 27 zred ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( 𝐴 Yrm 𝑏 ) ∈ ℝ )
29 23 nnnn0d ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( ( 𝐴 ↑ 2 ) − 1 ) ∈ ℕ0 )
30 29 nn0ge0d ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → 0 ≤ ( ( 𝐴 ↑ 2 ) − 1 ) )
31 16 simprd ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → 0 ≤ ( 𝐴 Yrm 𝑏 ) )
32 24 28 30 31 mulge0d ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → 0 ≤ ( ( ( 𝐴 ↑ 2 ) − 1 ) · ( 𝐴 Yrm 𝑏 ) ) )
33 24 28 remulcld ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( ( ( 𝐴 ↑ 2 ) − 1 ) · ( 𝐴 Yrm 𝑏 ) ) ∈ ℝ )
34 8 33 addge01d ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( 0 ≤ ( ( ( 𝐴 ↑ 2 ) − 1 ) · ( 𝐴 Yrm 𝑏 ) ) ↔ ( ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) · 𝐴 ) ≤ ( ( ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) · 𝐴 ) + ( ( ( 𝐴 ↑ 2 ) − 1 ) · ( 𝐴 Yrm 𝑏 ) ) ) ) )
35 32 34 mpbid ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) · 𝐴 ) ≤ ( ( ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) · 𝐴 ) + ( ( ( 𝐴 ↑ 2 ) − 1 ) · ( 𝐴 Yrm 𝑏 ) ) ) )
36 rmxp1 ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℤ ) → ( 𝐴 Xrm ( 𝑏 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) · 𝐴 ) + ( ( ( 𝐴 ↑ 2 ) − 1 ) · ( 𝐴 Yrm 𝑏 ) ) ) )
37 1 36 sylan2 ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( 𝐴 Xrm ( 𝑏 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) · 𝐴 ) + ( ( ( 𝐴 ↑ 2 ) − 1 ) · ( 𝐴 Yrm 𝑏 ) ) ) )
38 35 37 breqtrrd ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) · 𝐴 ) ≤ ( 𝐴 Xrm ( 𝑏 + 1 ) ) )
39 5 8 12 20 38 ltletrd ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0 ) → ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) < ( 𝐴 Xrm ( 𝑏 + 1 ) ) )
40 nn0z ( 𝑎 ∈ ℕ0𝑎 ∈ ℤ )
41 2 fovcl ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ ) → ( 𝐴 Xrm 𝑎 ) ∈ ℕ0 )
42 40 41 sylan2 ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑎 ∈ ℕ0 ) → ( 𝐴 Xrm 𝑎 ) ∈ ℕ0 )
43 42 nn0red ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑎 ∈ ℕ0 ) → ( 𝐴 Xrm 𝑎 ) ∈ ℝ )
44 nn0uz 0 = ( ℤ ‘ 0 )
45 oveq2 ( 𝑎 = ( 𝑏 + 1 ) → ( 𝐴 Xrm 𝑎 ) = ( 𝐴 Xrm ( 𝑏 + 1 ) ) )
46 oveq2 ( 𝑎 = 𝑏 → ( 𝐴 Xrm 𝑎 ) = ( 𝐴 Xrm 𝑏 ) )
47 oveq2 ( 𝑎 = 𝑀 → ( 𝐴 Xrm 𝑎 ) = ( 𝐴 Xrm 𝑀 ) )
48 oveq2 ( 𝑎 = 𝑁 → ( 𝐴 Xrm 𝑎 ) = ( 𝐴 Xrm 𝑁 ) )
49 39 43 44 45 46 47 48 monotuz ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ ( 𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0 ) ) → ( 𝑀 < 𝑁 ↔ ( 𝐴 Xrm 𝑀 ) < ( 𝐴 Xrm 𝑁 ) ) )
50 49 3impb ( ( 𝐴 ∈ ( ℤ ‘ 2 ) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0 ) → ( 𝑀 < 𝑁 ↔ ( 𝐴 Xrm 𝑀 ) < ( 𝐴 Xrm 𝑁 ) ) )