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Theorem dyadmaxlem 18952
Description: Lemma for dyadmax 18953. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Mar-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
dyadmbl.1  |-  F  =  ( x  e.  ZZ ,  y  e.  NN0  |->  <. ( x  /  (
2 ^ y ) ) ,  ( ( x  +  1 )  /  ( 2 ^ y ) ) >.
)
dyadmax.2  |-  ( ph  ->  A  e.  ZZ )
dyadmax.3  |-  ( ph  ->  B  e.  ZZ )
dyadmax.4  |-  ( ph  ->  C  e.  NN0 )
dyadmax.5  |-  ( ph  ->  D  e.  NN0 )
dyadmax.6  |-  ( ph  ->  -.  D  <  C
)
dyadmax.7  |-  ( ph  ->  ( [,] `  ( A F C ) ) 
C_  ( [,] `  ( B F D ) ) )
Assertion
Ref Expression
dyadmaxlem  |-  ( ph  ->  ( A  =  B  /\  C  =  D ) )
Distinct variable groups:    x, y, B    x, C, y    x, A, y    x, D, y   
x, F, y
Allowed substitution hints:    ph( x, y)

Proof of Theorem dyadmaxlem
StepHypRef Expression
1 dyadmax.7 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( [,] `  ( A F C ) ) 
C_  ( [,] `  ( B F D ) ) )
2 dyadmax.2 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  A  e.  ZZ )
3 dyadmax.4 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  C  e.  NN0 )
4 dyadmbl.1 . . . . . . . . . . . . 13  |-  F  =  ( x  e.  ZZ ,  y  e.  NN0  |->  <. ( x  /  (
2 ^ y ) ) ,  ( ( x  +  1 )  /  ( 2 ^ y ) ) >.
)
54dyadval 18947 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  C  e.  NN0 )  -> 
( A F C )  =  <. ( A  /  ( 2 ^ C ) ) ,  ( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) >. )
62, 3, 5syl2anc 642 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( A F C )  =  <. ( A  /  ( 2 ^ C ) ) ,  ( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) >. )
76fveq2d 5529 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( [,] `  ( A F C ) )  =  ( [,] `  <. ( A  /  ( 2 ^ C ) ) ,  ( ( A  +  1 )  / 
( 2 ^ C
) ) >. )
)
8 df-ov 5861 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  /  ( 2 ^ C ) ) [,] ( ( A  +  1 )  / 
( 2 ^ C
) ) )  =  ( [,] `  <. ( A  /  ( 2 ^ C ) ) ,  ( ( A  +  1 )  / 
( 2 ^ C
) ) >. )
97, 8syl6eqr 2333 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( [,] `  ( A F C ) )  =  ( ( A  /  ( 2 ^ C ) ) [,] ( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) ) )
10 dyadmax.3 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  B  e.  ZZ )
11 dyadmax.5 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  D  e.  NN0 )
124dyadss 18949 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( A  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ )  /\  ( C  e. 
NN0  /\  D  e.  NN0 ) )  ->  (
( [,] `  ( A F C ) ) 
C_  ( [,] `  ( B F D ) )  ->  D  <_  C
) )
132, 10, 3, 11, 12syl22anc 1183 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( ( [,] `  ( A F C ) ) 
C_  ( [,] `  ( B F D ) )  ->  D  <_  C
) )
141, 13mpd 14 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  D  <_  C )
15 dyadmax.6 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  -.  D  <  C
)
1611nn0red 10019 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  D  e.  RR )
173nn0red 10019 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  C  e.  RR )
1816, 17eqleltd 8963 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( D  =  C  <-> 
( D  <_  C  /\  -.  D  <  C
) ) )
1914, 15, 18mpbir2and 888 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  D  =  C )
2019oveq2d 5874 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( B F D )  =  ( B F C ) )
214dyadval 18947 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  NN0 )  -> 
( B F C )  =  <. ( B  /  ( 2 ^ C ) ) ,  ( ( B  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) >. )
2210, 3, 21syl2anc 642 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( B F C )  =  <. ( B  /  ( 2 ^ C ) ) ,  ( ( B  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) >. )
2320, 22eqtrd 2315 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( B F D )  =  <. ( B  /  ( 2 ^ C ) ) ,  ( ( B  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) >. )
2423fveq2d 5529 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( [,] `  ( B F D ) )  =  ( [,] `  <. ( B  /  ( 2 ^ C ) ) ,  ( ( B  +  1 )  / 
( 2 ^ C
) ) >. )
)
25 df-ov 5861 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( B  /  ( 2 ^ C ) ) [,] ( ( B  +  1 )  / 
( 2 ^ C
) ) )  =  ( [,] `  <. ( B  /  ( 2 ^ C ) ) ,  ( ( B  +  1 )  / 
( 2 ^ C
) ) >. )
2624, 25syl6eqr 2333 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( [,] `  ( B F D ) )  =  ( ( B  /  ( 2 ^ C ) ) [,] ( ( B  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) ) )
271, 9, 263sstr3d 3220 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( A  / 
( 2 ^ C
) ) [,] (
( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) )  C_  ( ( B  /  ( 2 ^ C ) ) [,] ( ( B  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) ) )
282zred 10117 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  A  e.  RR )
29 2nn 9877 . . . . . . . . . . . 12  |-  2  e.  NN
30 nnexpcl 11116 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( 2  e.  NN  /\  C  e.  NN0 )  -> 
( 2 ^ C
)  e.  NN )
3129, 3, 30sylancr 644 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( 2 ^ C
)  e.  NN )
3228, 31nndivred 9794 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( A  /  (
2 ^ C ) )  e.  RR )
3332rexrd 8881 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( A  /  (
2 ^ C ) )  e.  RR* )
34 peano2re 8985 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A  e.  RR  ->  ( A  +  1 )  e.  RR )
3528, 34syl 15 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( A  +  1 )  e.  RR )
3635, 31nndivred 9794 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) )  e.  RR )
3736rexrd 8881 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) )  e.  RR* )
3828lep1d 9688 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  A  <_  ( A  +  1 ) )
3931nnred 9761 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( 2 ^ C
)  e.  RR )
4031nngt0d 9789 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  0  <  ( 2 ^ C ) )
41 lediv1 9621 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  RR  /\  ( A  +  1
)  e.  RR  /\  ( ( 2 ^ C )  e.  RR  /\  0  <  ( 2 ^ C ) ) )  ->  ( A  <_  ( A  +  1 )  <->  ( A  / 
( 2 ^ C
) )  <_  (
( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) ) )
4228, 35, 39, 40, 41syl112anc 1186 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( A  <_  ( A  +  1 )  <-> 
( A  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( ( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) ) )
4338, 42mpbid 201 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( A  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( ( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) )
44 ubicc2 10753 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  /  (
2 ^ C ) )  e.  RR*  /\  (
( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) )  e.  RR*  /\  ( A  /  ( 2 ^ C ) )  <_ 
( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) )  ->  (
( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) )  e.  ( ( A  /  ( 2 ^ C ) ) [,] ( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) ) )
4533, 37, 43, 44syl3anc 1182 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) )  e.  ( ( A  /  ( 2 ^ C ) ) [,] ( ( A  +  1 )  / 
( 2 ^ C
) ) ) )
4627, 45sseldd 3181 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) )  e.  ( ( B  /  ( 2 ^ C ) ) [,] ( ( B  +  1 )  / 
( 2 ^ C
) ) ) )
4710zred 10117 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  B  e.  RR )
4847, 31nndivred 9794 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( B  /  (
2 ^ C ) )  e.  RR )
49 peano2re 8985 . . . . . . . . . 10  |-  ( B  e.  RR  ->  ( B  +  1 )  e.  RR )
5047, 49syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( B  +  1 )  e.  RR )
5150, 31nndivred 9794 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( B  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) )  e.  RR )
52 elicc2 10715 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( B  /  (
2 ^ C ) )  e.  RR  /\  ( ( B  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) )  e.  RR )  ->  ( ( ( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) )  e.  ( ( B  / 
( 2 ^ C
) ) [,] (
( B  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) )  <->  ( ( ( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) )  e.  RR  /\  ( B  /  ( 2 ^ C ) )  <_ 
( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) )  /\  ( ( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) )  <_ 
( ( B  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) ) ) )
5348, 51, 52syl2anc 642 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ( A  +  1 )  / 
( 2 ^ C
) )  e.  ( ( B  /  (
2 ^ C ) ) [,] ( ( B  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) )  <-> 
( ( ( A  +  1 )  / 
( 2 ^ C
) )  e.  RR  /\  ( B  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( ( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) )  /\  ( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( ( B  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) ) ) )
5446, 53mpbid 201 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ( A  +  1 )  / 
( 2 ^ C
) )  e.  RR  /\  ( B  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( ( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) )  /\  ( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( ( B  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) ) )
5554simp3d 969 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( ( B  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) )
56 lediv1 9621 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  +  1 )  e.  RR  /\  ( B  +  1
)  e.  RR  /\  ( ( 2 ^ C )  e.  RR  /\  0  <  ( 2 ^ C ) ) )  ->  ( ( A  +  1 )  <_  ( B  + 
1 )  <->  ( ( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) )  <_ 
( ( B  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) ) )
5735, 50, 39, 40, 56syl112anc 1186 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( A  + 
1 )  <_  ( B  +  1 )  <-> 
( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( ( B  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) ) )
5855, 57mpbird 223 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A  +  1 )  <_  ( B  +  1 ) )
59 1re 8837 . . . . . 6  |-  1  e.  RR
6059a1i 10 . . . . 5  |-  ( ph  ->  1  e.  RR )
6128, 47, 60leadd1d 9366 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A  <_  B  <->  ( A  +  1 )  <_  ( B  + 
1 ) ) )
6258, 61mpbird 223 . . 3  |-  ( ph  ->  A  <_  B )
63 lbicc2 10752 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  /  (
2 ^ C ) )  e.  RR*  /\  (
( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) )  e.  RR*  /\  ( A  /  ( 2 ^ C ) )  <_ 
( ( A  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) )  ->  ( A  /  ( 2 ^ C ) )  e.  ( ( A  / 
( 2 ^ C
) ) [,] (
( A  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) ) )
6433, 37, 43, 63syl3anc 1182 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( A  /  (
2 ^ C ) )  e.  ( ( A  /  ( 2 ^ C ) ) [,] ( ( A  +  1 )  / 
( 2 ^ C
) ) ) )
6527, 64sseldd 3181 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( A  /  (
2 ^ C ) )  e.  ( ( B  /  ( 2 ^ C ) ) [,] ( ( B  +  1 )  / 
( 2 ^ C
) ) ) )
66 elicc2 10715 . . . . . . 7  |-  ( ( ( B  /  (
2 ^ C ) )  e.  RR  /\  ( ( B  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) )  e.  RR )  ->  ( ( A  /  ( 2 ^ C ) )  e.  ( ( B  / 
( 2 ^ C
) ) [,] (
( B  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) )  <->  ( ( A  /  ( 2 ^ C ) )  e.  RR  /\  ( B  /  ( 2 ^ C ) )  <_ 
( A  /  (
2 ^ C ) )  /\  ( A  /  ( 2 ^ C ) )  <_ 
( ( B  + 
1 )  /  (
2 ^ C ) ) ) ) )
6748, 51, 66syl2anc 642 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( A  / 
( 2 ^ C
) )  e.  ( ( B  /  (
2 ^ C ) ) [,] ( ( B  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) )  <-> 
( ( A  / 
( 2 ^ C
) )  e.  RR  /\  ( B  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( A  /  ( 2 ^ C ) )  /\  ( A  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( ( B  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) ) ) )
6865, 67mpbid 201 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( A  / 
( 2 ^ C
) )  e.  RR  /\  ( B  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( A  /  ( 2 ^ C ) )  /\  ( A  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( ( B  +  1 )  /  ( 2 ^ C ) ) ) )
6968simp2d 968 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( B  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( A  /  ( 2 ^ C ) ) )
70 lediv1 9621 . . . . 5  |-  ( ( B  e.  RR  /\  A  e.  RR  /\  (
( 2 ^ C
)  e.  RR  /\  0  <  ( 2 ^ C ) ) )  ->  ( B  <_  A 
<->  ( B  /  (
2 ^ C ) )  <_  ( A  /  ( 2 ^ C ) ) ) )
7147, 28, 39, 40, 70syl112anc 1186 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( B  <_  A  <->  ( B  /  ( 2 ^ C ) )  <_  ( A  / 
( 2 ^ C
) ) ) )
7269, 71mpbird 223 . . 3  |-  ( ph  ->  B  <_  A )
7328, 47letri3d 8961 . . 3  |-  ( ph  ->  ( A  =  B  <-> 
( A  <_  B  /\  B  <_  A ) ) )
7462, 72, 73mpbir2and 888 . 2  |-  ( ph  ->  A  =  B )
7519eqcomd 2288 . 2  |-  ( ph  ->  C  =  D )
7674, 75jca 518 1  |-  ( ph  ->  ( A  =  B  /\  C  =  D ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    /\ w3a 934    = wceq 1623    e. wcel 1684    C_ wss 3152   <.cop 3643   class class class wbr 4023   ` cfv 5255  (class class class)co 5858    e. cmpt2 5860   RRcr 8736   0cc0 8737   1c1 8738    + caddc 8740   RR*cxr 8866    < clt 8867    <_ cle 8868    / cdiv 9423   NNcn 9746   2c2 9795   NN0cn0 9965   ZZcz 10024   [,]cicc 10659   ^cexp 11104
This theorem is referenced by:  dyadmax  18953
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-inf2 7342  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814  ax-pre-sup 8815
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-se 4353  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-isom 5264  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-1st 6122  df-2nd 6123  df-riota 6304  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-1o 6479  df-oadd 6483  df-er 6660  df-map 6774  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-fin 6867  df-fi 7165  df-sup 7194  df-oi 7225  df-card 7572  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-div 9424  df-nn 9747  df-2 9804  df-3 9805  df-n0 9966  df-z 10025  df-uz 10231  df-q 10317  df-rp 10355  df-xneg 10452  df-xadd 10453  df-xmul 10454  df-ioo 10660  df-ico 10662  df-icc 10663  df-fz 10783  df-fzo 10871  df-seq 11047  df-exp 11105  df-hash 11338  df-cj 11584  df-re 11585  df-im 11586  df-sqr 11720  df-abs 11721  df-clim 11962  df-sum 12159  df-rest 13327  df-topgen 13344  df-xmet 16373  df-met 16374  df-bl 16375  df-mopn 16376  df-top 16636  df-bases 16638  df-topon 16639  df-cmp 17114  df-ovol 18824
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