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Theorem fmtnorec4 41989
Description: The fourth recurrence relation for Fermat numbers, see Wikipedia "Fermat number", 31-Jul-2021, https://en.wikipedia.org/wiki/Fermat_number#Basic_properties. (Contributed by AV, 31-Jul-2021.)
Assertion
Ref Expression
fmtnorec4 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (FermatNo‘𝑁) = (((FermatNo‘(𝑁 − 1))↑2) − (2 · (((FermatNo‘(𝑁 − 2)) − 1)↑2))))

Proof of Theorem fmtnorec4
StepHypRef Expression
1 eluz2nn 11939 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 𝑁 ∈ ℕ)
2 nnm1nn0 11546 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) ∈ ℕ0)
31, 2syl 17 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (𝑁 − 1) ∈ ℕ0)
4 fmtno 41969 . . . . . 6 ((𝑁 − 1) ∈ ℕ0 → (FermatNo‘(𝑁 − 1)) = ((2↑(2↑(𝑁 − 1))) + 1))
53, 4syl 17 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (FermatNo‘(𝑁 − 1)) = ((2↑(2↑(𝑁 − 1))) + 1))
65oveq1d 6829 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((FermatNo‘(𝑁 − 1))↑2) = (((2↑(2↑(𝑁 − 1))) + 1)↑2))
7 2nn 11397 . . . . . . . 8 2 ∈ ℕ
87a1i 11 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 2 ∈ ℕ)
9 2nn0 11521 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℕ0
109a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 2 ∈ ℕ0)
1110, 3nn0expcld 13245 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑(𝑁 − 1)) ∈ ℕ0)
128, 11nnexpcld 13244 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑(2↑(𝑁 − 1))) ∈ ℕ)
1312nncnd 11248 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑(2↑(𝑁 − 1))) ∈ ℂ)
14 binom21 13194 . . . . 5 ((2↑(2↑(𝑁 − 1))) ∈ ℂ → (((2↑(2↑(𝑁 − 1))) + 1)↑2) = ((((2↑(2↑(𝑁 − 1)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) + 1))
1513, 14syl 17 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((2↑(2↑(𝑁 − 1))) + 1)↑2) = ((((2↑(2↑(𝑁 − 1)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) + 1))
16 2cn 11303 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
1716a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 2 ∈ ℂ)
1817, 10, 11expmuld 13225 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑((2↑(𝑁 − 1)) · 2)) = ((2↑(2↑(𝑁 − 1)))↑2))
1917, 3expp1d 13223 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑((𝑁 − 1) + 1)) = ((2↑(𝑁 − 1)) · 2))
201nncnd 11248 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 𝑁 ∈ ℂ)
21 npcan1 10667 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℂ → ((𝑁 − 1) + 1) = 𝑁)
2220, 21syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((𝑁 − 1) + 1) = 𝑁)
2322oveq2d 6830 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑((𝑁 − 1) + 1)) = (2↑𝑁))
2419, 23eqtr3d 2796 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2↑(𝑁 − 1)) · 2) = (2↑𝑁))
2524oveq2d 6830 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑((2↑(𝑁 − 1)) · 2)) = (2↑(2↑𝑁)))
2618, 25eqtr3d 2796 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2↑(2↑(𝑁 − 1)))↑2) = (2↑(2↑𝑁)))
2726oveq1d 6829 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((2↑(2↑(𝑁 − 1)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) = ((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))))
2827oveq1d 6829 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2↑(2↑(𝑁 − 1)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) + 1) = (((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) + 1))
296, 15, 283eqtrd 2798 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((FermatNo‘(𝑁 − 1))↑2) = (((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) + 1))
30 uznn0sub 11932 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (𝑁 − 2) ∈ ℕ0)
31 fmtno 41969 . . . . . . . 8 ((𝑁 − 2) ∈ ℕ0 → (FermatNo‘(𝑁 − 2)) = ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))
3230, 31syl 17 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (FermatNo‘(𝑁 − 2)) = ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))
3332oveq1d 6829 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((FermatNo‘(𝑁 − 2)) − 1) = (((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1) − 1))
3433oveq1d 6829 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((FermatNo‘(𝑁 − 2)) − 1)↑2) = ((((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1) − 1)↑2))
3510, 30nn0expcld 13245 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑(𝑁 − 2)) ∈ ℕ0)
368, 35nnexpcld 13244 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑(2↑(𝑁 − 2))) ∈ ℕ)
3736nncnd 11248 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑(2↑(𝑁 − 2))) ∈ ℂ)
38 peano2cn 10420 . . . . . . 7 ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) ∈ ℂ → ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1) ∈ ℂ)
3937, 38syl 17 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1) ∈ ℂ)
40 binom2sub1 13196 . . . . . 6 (((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1) ∈ ℂ → ((((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1) − 1)↑2) = (((((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)↑2) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) + 1))
4139, 40syl 17 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1) − 1)↑2) = (((((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)↑2) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) + 1))
42 binom21 13194 . . . . . . . 8 ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) ∈ ℂ → (((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)↑2) = ((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1))
4337, 42syl 17 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)↑2) = ((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1))
4443oveq1d 6829 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)↑2) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) = (((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))))
4544oveq1d 6829 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)↑2) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) + 1) = ((((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) + 1))
4634, 41, 453eqtrd 2798 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((FermatNo‘(𝑁 − 2)) − 1)↑2) = ((((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) + 1))
4746oveq2d 6830 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · (((FermatNo‘(𝑁 − 2)) − 1)↑2)) = (2 · ((((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) + 1)))
4829, 47oveq12d 6832 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((FermatNo‘(𝑁 − 1))↑2) − (2 · (((FermatNo‘(𝑁 − 2)) − 1)↑2))) = ((((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) + 1) − (2 · ((((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) + 1))))
4936, 10nnexpcld 13244 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) ∈ ℕ)
5049nncnd 11248 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) ∈ ℂ)
5117, 37mulcld 10272 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) ∈ ℂ)
5250, 51addcld 10271 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) ∈ ℂ)
53 peano2cn 10420 . . . . . . 7 ((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) ∈ ℂ → ((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) ∈ ℂ)
5452, 53syl 17 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) ∈ ℂ)
5517, 39mulcld 10272 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)) ∈ ℂ)
5654, 55subcld 10604 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) ∈ ℂ)
57 1cnd 10268 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 1 ∈ ℂ)
5817, 56, 57adddid 10276 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · ((((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) + 1)) = ((2 · (((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)))) + (2 · 1)))
5952, 57addcld 10271 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) ∈ ℂ)
6017, 59, 55subdid 10698 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · (((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)))) = ((2 · ((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1)) − (2 · (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)))))
6117, 52, 57adddid 10276 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · ((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1)) = ((2 · (((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))))) + (2 · 1)))
6217, 50, 51adddid 10276 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · (((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))))) = ((2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2)) + (2 · (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))))))
6317, 10, 35expmuld 13225 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑((2↑(𝑁 − 2)) · 2)) = ((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2))
6417, 30expp1d 13223 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑((𝑁 − 2) + 1)) = ((2↑(𝑁 − 2)) · 2))
6520, 17, 57subsubd 10632 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (𝑁 − (2 − 1)) = ((𝑁 − 2) + 1))
6665eqcomd 2766 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((𝑁 − 2) + 1) = (𝑁 − (2 − 1)))
6766oveq2d 6830 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑((𝑁 − 2) + 1)) = (2↑(𝑁 − (2 − 1))))
6864, 67eqtr3d 2796 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2↑(𝑁 − 2)) · 2) = (2↑(𝑁 − (2 − 1))))
6968oveq2d 6830 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑((2↑(𝑁 − 2)) · 2)) = (2↑(2↑(𝑁 − (2 − 1)))))
7063, 69eqtr3d 2796 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) = (2↑(2↑(𝑁 − (2 − 1)))))
7170oveq2d 6830 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2)) = (2 · (2↑(2↑(𝑁 − (2 − 1))))))
72 2m1e1 11347 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (2 − 1) = 1
7372a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 − 1) = 1)
7473oveq2d 6830 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (𝑁 − (2 − 1)) = (𝑁 − 1))
7574oveq2d 6830 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑(𝑁 − (2 − 1))) = (2↑(𝑁 − 1)))
7675oveq2d 6830 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑(2↑(𝑁 − (2 − 1)))) = (2↑(2↑(𝑁 − 1))))
7776oveq2d 6830 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · (2↑(2↑(𝑁 − (2 − 1))))) = (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))))
7871, 77eqtrd 2794 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2)) = (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))))
7917, 17, 37mulassd 10275 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) = (2 · (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))))
8079eqcomd 2766 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) = ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))))
8178, 80oveq12d 6832 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2)) + (2 · (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))))) = ((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))))
8262, 81eqtrd 2794 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · (((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))))) = ((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))))
83 2t1e2 11388 . . . . . . . . . 10 (2 · 1) = 2
8483a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · 1) = 2)
8582, 84oveq12d 6832 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2 · (((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))))) + (2 · 1)) = (((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2))
8661, 85eqtrd 2794 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · ((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1)) = (((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2))
8717, 37, 57adddid 10276 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)) = ((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + (2 · 1)))
8884oveq2d 6830 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + (2 · 1)) = ((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 2))
8987, 88eqtrd 2794 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)) = ((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 2))
9089oveq2d 6830 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) = (2 · ((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 2)))
9117, 51, 17adddid 10276 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · ((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 2)) = ((2 · (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + (2 · 2)))
92 2t2e4 11389 . . . . . . . . . 10 (2 · 2) = 4
9392a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · 2) = 4)
9480, 93oveq12d 6832 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2 · (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + (2 · 2)) = (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4))
9590, 91, 943eqtrd 2798 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) = (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4))
9686, 95oveq12d 6832 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2 · ((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1)) − (2 · (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)))) = ((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)))
9760, 96eqtrd 2794 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · (((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)))) = ((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)))
9897, 84oveq12d 6832 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2 · (((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1)))) + (2 · 1)) = (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2))
9958, 98eqtrd 2794 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · ((((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) + 1)) = (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2))
10099oveq2d 6830 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) + 1) − (2 · ((((((2↑(2↑(𝑁 − 2)))↑2) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 1) − (2 · ((2↑(2↑(𝑁 − 2))) + 1))) + 1))) = ((((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) + 1) − (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2)))
10117, 13mulcld 10272 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) ∈ ℂ)
10216, 16mulcli 10257 . . . . . . . . . . . . 13 (2 · 2) ∈ ℂ
103102a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 · 2) ∈ ℂ)
104103, 37mulcld 10272 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) ∈ ℂ)
105101, 104addcld 10271 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) ∈ ℂ)
106105, 17addcld 10271 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) ∈ ℂ)
107 4cn 11310 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
108107a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 4 ∈ ℂ)
109104, 108addcld 10271 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4) ∈ ℂ)
110105, 17, 17addassd 10274 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) + 2) = (((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + (2 + 2)))
111 2p2e4 11356 . . . . . . . . . . . 12 (2 + 2) = 4
112111a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2 + 2) = 4)
113112oveq2d 6830 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + (2 + 2)) = (((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 4))
114101, 104, 108addassd 10274 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 4) = ((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)))
115110, 113, 1143eqtrd 2798 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) + 2) = ((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)))
116106, 17, 101, 109, 115subaddeqd 10658 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) = ((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) − 2))
117116eqcomd 2766 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) − 2) = ((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)))
118106, 109subcld 10604 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) ∈ ℂ)
119101, 17, 118subadd2d 10623 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) − 2) = ((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) ↔ (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2) = (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))))
120117, 119mpbid 222 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2) = (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))))
121120oveq2d 6830 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2↑(2↑𝑁)) + (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2)) = ((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))))
122 eluzge2nn0 11940 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 𝑁 ∈ ℕ0)
12310, 122nn0expcld 13245 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑𝑁) ∈ ℕ0)
1248, 123nnexpcld 13244 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑(2↑𝑁)) ∈ ℕ)
125124nncnd 11248 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (2↑(2↑𝑁)) ∈ ℂ)
126125, 101addcld 10271 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) ∈ ℂ)
127118, 17addcld 10271 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2) ∈ ℂ)
128126, 127, 125subadd2d 10623 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) − (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2)) = (2↑(2↑𝑁)) ↔ ((2↑(2↑𝑁)) + (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2)) = ((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))))))
129121, 128mpbird 247 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) − (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2)) = (2↑(2↑𝑁)))
130129oveq1d 6829 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) − (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2)) + 1) = ((2↑(2↑𝑁)) + 1))
131126, 57, 127addsubd 10625 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) + 1) − (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2)) = ((((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) − (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2)) + 1))
132 fmtno 41969 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ0 → (FermatNo‘𝑁) = ((2↑(2↑𝑁)) + 1))
133122, 132syl 17 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (FermatNo‘𝑁) = ((2↑(2↑𝑁)) + 1))
134130, 131, 1333eqtr4d 2804 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → ((((2↑(2↑𝑁)) + (2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1))))) + 1) − (((((2 · (2↑(2↑(𝑁 − 1)))) + ((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2))))) + 2) − (((2 · 2) · (2↑(2↑(𝑁 − 2)))) + 4)) + 2)) = (FermatNo‘𝑁))
13548, 100, 1343eqtrrd 2799 1 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (FermatNo‘𝑁) = (((FermatNo‘(𝑁 − 1))↑2) − (2 · (((FermatNo‘(𝑁 − 2)) − 1)↑2))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4   = wceq 1632  wcel 2139  cfv 6049  (class class class)co 6814  cc 10146  1c1 10149   + caddc 10151   · cmul 10153  cmin 10478  cn 11232  2c2 11282  4c4 11284  0cn0 11504  cuz 11899  cexp 13074  FermatNocfmtno 41967
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7115  ax-cnex 10204  ax-resscn 10205  ax-1cn 10206  ax-icn 10207  ax-addcl 10208  ax-addrcl 10209  ax-mulcl 10210  ax-mulrcl 10211  ax-mulcom 10212  ax-addass 10213  ax-mulass 10214  ax-distr 10215  ax-i2m1 10216  ax-1ne0 10217  ax-1rid 10218  ax-rnegex 10219  ax-rrecex 10220  ax-cnre 10221  ax-pre-lttri 10222  ax-pre-lttrn 10223  ax-pre-ltadd 10224  ax-pre-mulgt0 10225
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-riota 6775  df-ov 6817  df-oprab 6818  df-mpt2 6819  df-om 7232  df-2nd 7335  df-wrecs 7577  df-recs 7638  df-rdg 7676  df-er 7913  df-en 8124  df-dom 8125  df-sdom 8126  df-pnf 10288  df-mnf 10289  df-xr 10290  df-ltxr 10291  df-le 10292  df-sub 10480  df-neg 10481  df-div 10897  df-nn 11233  df-2 11291  df-3 11292  df-4 11293  df-n0 11505  df-z 11590  df-uz 11900  df-seq 13016  df-exp 13075  df-fmtno 41968
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