Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  nnpw2blen Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem nnpw2blen 42899
Description: A positive integer is between 2 to the power of its binary length minus 1 and 2 to the power of its binary length. (Contributed by AV, 31-May-2020.)
Assertion
Ref Expression
nnpw2blen (𝑁 ∈ ℕ → ((2↑((#b𝑁) − 1)) ≤ 𝑁𝑁 < (2↑(#b𝑁))))

Proof of Theorem nnpw2blen
StepHypRef Expression
1 2rp 12040 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ+
21a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ+)
3 nnrp 12045 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ+)
4 1ne2 11447 . . . . . . . . . . 11 1 ≠ 2
54necomi 2997 . . . . . . . . . 10 2 ≠ 1
65a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → 2 ≠ 1)
7 relogbcl 24732 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℝ+𝑁 ∈ ℝ+ ∧ 2 ≠ 1) → (2 logb 𝑁) ∈ ℝ)
82, 3, 6, 7syl3anc 1476 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → (2 logb 𝑁) ∈ ℝ)
98flcld 12807 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (⌊‘(2 logb 𝑁)) ∈ ℤ)
109zcnd 11690 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (⌊‘(2 logb 𝑁)) ∈ ℂ)
11 pncan1 10660 . . . . . 6 ((⌊‘(2 logb 𝑁)) ∈ ℂ → (((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1) − 1) = (⌊‘(2 logb 𝑁)))
1210, 11syl 17 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → (((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1) − 1) = (⌊‘(2 logb 𝑁)))
1312oveq2d 6812 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (2↑(((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1) − 1)) = (2↑(⌊‘(2 logb 𝑁))))
14 blennn 42894 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (#b𝑁) = ((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1))
1514oveq1d 6811 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → ((#b𝑁) − 1) = (((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1) − 1))
1615oveq2d 6812 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (2↑((#b𝑁) − 1)) = (2↑(((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1) − 1)))
17 2cnd 11299 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ)
18 2ne0 11319 . . . . . 6 2 ≠ 0
1918a1i 11 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → 2 ≠ 0)
2017, 19, 9cxpexpzd 24678 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (2↑𝑐(⌊‘(2 logb 𝑁))) = (2↑(⌊‘(2 logb 𝑁))))
2113, 16, 203eqtr4d 2815 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → (2↑((#b𝑁) − 1)) = (2↑𝑐(⌊‘(2 logb 𝑁))))
22 flle 12808 . . . . . 6 ((2 logb 𝑁) ∈ ℝ → (⌊‘(2 logb 𝑁)) ≤ (2 logb 𝑁))
238, 22syl 17 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → (⌊‘(2 logb 𝑁)) ≤ (2 logb 𝑁))
24 2re 11296 . . . . . . 7 2 ∈ ℝ
2524a1i 11 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ)
26 1lt2 11401 . . . . . . 7 1 < 2
2726a1i 11 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 1 < 2)
289zred 11689 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (⌊‘(2 logb 𝑁)) ∈ ℝ)
2925, 27, 28, 8cxpled 24687 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → ((⌊‘(2 logb 𝑁)) ≤ (2 logb 𝑁) ↔ (2↑𝑐(⌊‘(2 logb 𝑁))) ≤ (2↑𝑐(2 logb 𝑁))))
3023, 29mpbid 222 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (2↑𝑐(⌊‘(2 logb 𝑁))) ≤ (2↑𝑐(2 logb 𝑁)))
31 2cn 11297 . . . . . 6 2 ∈ ℂ
32 eldifpr 4344 . . . . . 6 (2 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ↔ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 ∧ 2 ≠ 1))
3331, 18, 5, 32mpbir3an 1426 . . . . 5 2 ∈ (ℂ ∖ {0, 1})
34 nncn 11234 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
35 nnne0 11259 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ≠ 0)
36 eldifsn 4454 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↔ (𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0))
3734, 35, 36sylanbrc 572 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ (ℂ ∖ {0}))
38 cxplogb 24745 . . . . 5 ((2 ∈ (ℂ ∖ {0, 1}) ∧ 𝑁 ∈ (ℂ ∖ {0})) → (2↑𝑐(2 logb 𝑁)) = 𝑁)
3933, 37, 38sylancr 575 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (2↑𝑐(2 logb 𝑁)) = 𝑁)
4030, 39breqtrd 4813 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → (2↑𝑐(⌊‘(2 logb 𝑁))) ≤ 𝑁)
4121, 40eqbrtrd 4809 . 2 (𝑁 ∈ ℕ → (2↑((#b𝑁) − 1)) ≤ 𝑁)
42 flltp1 12809 . . . . . 6 ((2 logb 𝑁) ∈ ℝ → (2 logb 𝑁) < ((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1))
438, 42syl 17 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → (2 logb 𝑁) < ((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1))
449peano2zd 11692 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → ((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1) ∈ ℤ)
4544zred 11689 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → ((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1) ∈ ℝ)
4625, 27, 8, 45cxpltd 24686 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → ((2 logb 𝑁) < ((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1) ↔ (2↑𝑐(2 logb 𝑁)) < (2↑𝑐((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1))))
4743, 46mpbid 222 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (2↑𝑐(2 logb 𝑁)) < (2↑𝑐((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1)))
4817, 19, 44cxpexpzd 24678 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (2↑𝑐((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1)) = (2↑((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1)))
4947, 39, 483brtr3d 4818 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 < (2↑((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1)))
5014oveq2d 6812 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → (2↑(#b𝑁)) = (2↑((⌊‘(2 logb 𝑁)) + 1)))
5149, 50breqtrrd 4815 . 2 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 < (2↑(#b𝑁)))
5241, 51jca 501 1 (𝑁 ∈ ℕ → ((2↑((#b𝑁) − 1)) ≤ 𝑁𝑁 < (2↑(#b𝑁))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 382   = wceq 1631  wcel 2145  wne 2943  cdif 3720  {csn 4317  {cpr 4319   class class class wbr 4787  cfv 6030  (class class class)co 6796  cc 10140  cr 10141  0cc0 10142  1c1 10143   + caddc 10145   < clt 10280  cle 10281  cmin 10472  cn 11226  2c2 11276  +crp 12035  cfl 12799  cexp 13067  𝑐ccxp 24523   logb clogb 24723  #bcblen 42888
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4905  ax-sep 4916  ax-nul 4924  ax-pow 4975  ax-pr 5035  ax-un 7100  ax-inf2 8706  ax-cnex 10198  ax-resscn 10199  ax-1cn 10200  ax-icn 10201  ax-addcl 10202  ax-addrcl 10203  ax-mulcl 10204  ax-mulrcl 10205  ax-mulcom 10206  ax-addass 10207  ax-mulass 10208  ax-distr 10209  ax-i2m1 10210  ax-1ne0 10211  ax-1rid 10212  ax-rnegex 10213  ax-rrecex 10214  ax-cnre 10215  ax-pre-lttri 10216  ax-pre-lttrn 10217  ax-pre-ltadd 10218  ax-pre-mulgt0 10219  ax-pre-sup 10220  ax-addf 10221  ax-mulf 10222
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-fal 1637  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4227  df-pw 4300  df-sn 4318  df-pr 4320  df-tp 4322  df-op 4324  df-uni 4576  df-int 4613  df-iun 4657  df-iin 4658  df-br 4788  df-opab 4848  df-mpt 4865  df-tr 4888  df-id 5158  df-eprel 5163  df-po 5171  df-so 5172  df-fr 5209  df-se 5210  df-we 5211  df-xp 5256  df-rel 5257  df-cnv 5258  df-co 5259  df-dm 5260  df-rn 5261  df-res 5262  df-ima 5263  df-pred 5822  df-ord 5868  df-on 5869  df-lim 5870  df-suc 5871  df-iota 5993  df-fun 6032  df-fn 6033  df-f 6034  df-f1 6035  df-fo 6036  df-f1o 6037  df-fv 6038  df-isom 6039  df-riota 6757  df-ov 6799  df-oprab 6800  df-mpt2 6801  df-of 7048  df-om 7217  df-1st 7319  df-2nd 7320  df-supp 7451  df-wrecs 7563  df-recs 7625  df-rdg 7663  df-1o 7717  df-2o 7718  df-oadd 7721  df-er 7900  df-map 8015  df-pm 8016  df-ixp 8067  df-en 8114  df-dom 8115  df-sdom 8116  df-fin 8117  df-fsupp 8436  df-fi 8477  df-sup 8508  df-inf 8509  df-oi 8575  df-card 8969  df-cda 9196  df-pnf 10282  df-mnf 10283  df-xr 10284  df-ltxr 10285  df-le 10286  df-sub 10474  df-neg 10475  df-div 10891  df-nn 11227  df-2 11285  df-3 11286  df-4 11287  df-5 11288  df-6 11289  df-7 11290  df-8 11291  df-9 11292  df-n0 11500  df-z 11585  df-dec 11701  df-uz 11894  df-q 11997  df-rp 12036  df-xneg 12151  df-xadd 12152  df-xmul 12153  df-ioo 12384  df-ioc 12385  df-ico 12386  df-icc 12387  df-fz 12534  df-fzo 12674  df-fl 12801  df-mod 12877  df-seq 13009  df-exp 13068  df-fac 13265  df-bc 13294  df-hash 13322  df-shft 14015  df-cj 14047  df-re 14048  df-im 14049  df-sqrt 14183  df-abs 14184  df-limsup 14410  df-clim 14427  df-rlim 14428  df-sum 14625  df-ef 15004  df-sin 15006  df-cos 15007  df-pi 15009  df-struct 16066  df-ndx 16067  df-slot 16068  df-base 16070  df-sets 16071  df-ress 16072  df-plusg 16162  df-mulr 16163  df-starv 16164  df-sca 16165  df-vsca 16166  df-ip 16167  df-tset 16168  df-ple 16169  df-ds 16172  df-unif 16173  df-hom 16174  df-cco 16175  df-rest 16291  df-topn 16292  df-0g 16310  df-gsum 16311  df-topgen 16312  df-pt 16313  df-prds 16316  df-xrs 16370  df-qtop 16375  df-imas 16376  df-xps 16378  df-mre 16454  df-mrc 16455  df-acs 16457  df-mgm 17450  df-sgrp 17492  df-mnd 17503  df-submnd 17544  df-mulg 17749  df-cntz 17957  df-cmn 18402  df-psmet 19953  df-xmet 19954  df-met 19955  df-bl 19956  df-mopn 19957  df-fbas 19958  df-fg 19959  df-cnfld 19962  df-top 20919  df-topon 20936  df-topsp 20958  df-bases 20971  df-cld 21044  df-ntr 21045  df-cls 21046  df-nei 21123  df-lp 21161  df-perf 21162  df-cn 21252  df-cnp 21253  df-haus 21340  df-tx 21586  df-hmeo 21779  df-fil 21870  df-fm 21962  df-flim 21963  df-flf 21964  df-xms 22345  df-ms 22346  df-tms 22347  df-cncf 22901  df-limc 23850  df-dv 23851  df-log 24524  df-cxp 24525  df-logb 24724  df-blen 42889
This theorem is referenced by:  nnpw2blenfzo  42900  nnpw2pmod  42902
  Copyright terms: Public domain W3C validator