HomeHome Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Related theorems
Unicode version

Theorem faclbnd4lem1 7071
Description: Lemma for faclbnd4 7075. Prepare the induction step. Warning: The HTML proof page is 0.6 megabyte in size.
Hypotheses
Ref Expression
faclbnd4lem1.1 |- N e. NN
faclbnd4lem1.2 |- K e. NN0
faclbnd4lem1.3 |- M e. NN0
Assertion
Ref Expression
faclbnd4lem1 |- ((((N - 1)^K) x. (M^(N - 1))) <_ (((2^(K^2)) x. (M^(M + K))) x. (!` (N - 1))) -> ((N^(K + 1)) x. (M^N)) <_ (((2^((K + 1)^2)) x. (M^(M + (K + 1)))) x. (!` N)))

Proof of Theorem faclbnd4lem1
StepHypRef Expression
1 faclbnd4lem1.1 . . . 4 |- N e. NN
21nnrei 6018 . . 3 |- N e. RR
3 1re 5524 . . 3 |- 1 e. RR
4 lelttric 5711 . . 3 |- ((N e. RR /\ 1 e. RR) -> (N <_ 1 \/ 1 < N))
52, 3, 4mp2an 700 . 2 |- (N <_ 1 \/ 1 < N)
62, 3letri3i 5663 . . . . . 6 |- (N = 1 <-> (N <_ 1 /\ 1 <_ N))
7 nnge1 6030 . . . . . . 7 |- (N e. NN -> 1 <_ N)
81, 7ax-mp 7 . . . . . 6 |- 1 <_ N
96, 8mpbiran2 732 . . . . 5 |- (N = 1 <-> N <_ 1)
10 0re 5529 . . . . . . . . . . 11 |- 0 e. RR
11 lt01 5769 . . . . . . . . . . 11 |- 0 < 1
1210, 3, 11ltleii 5670 . . . . . . . . . 10 |- 0 <_ 1
133, 12pm3.2i 283 . . . . . . . . 9 |- (1 e. RR /\ 0 <_ 1)
14 2re 6067 . . . . . . . . . 10 |- 2 e. RR
15 faclbnd4lem1.2 . . . . . . . . . . . . 13 |- K e. NN0
16 1nn 6021 . . . . . . . . . . . . 13 |- 1 e. NN
17 nn0nnaddcl 6236 . . . . . . . . . . . . 13 |- ((K e. NN0 /\ 1 e. NN) -> (K + 1) e. NN)
1815, 16, 17mp2an 700 . . . . . . . . . . . 12 |- (K + 1) e. NN
1918nnnn0i 6217 . . . . . . . . . . 11 |- (K + 1) e. NN0
20 2nn0 6225 . . . . . . . . . . 11 |- 2 e. NN0
21 nn0expcl 6700 . . . . . . . . . . 11 |- (((K + 1) e. NN0 /\ 2 e. NN0) -> ((K + 1)^2) e. NN0)
2219, 20, 21mp2an 700 . . . . . . . . . 10 |- ((K + 1)^2) e. NN0
23 reexpcl 6703 . . . . . . . . . 10 |- ((2 e. RR /\ ((K + 1)^2) e. NN0) -> (2^((K + 1)^2)) e. RR)
2414, 22, 23mp2an 700 . . . . . . . . 9 |- (2^((K + 1)^2)) e. RR
2513, 24pm3.2i 283 . . . . . . . 8 |- ((1 e. RR /\ 0 <_ 1) /\ (2^((K + 1)^2)) e. RR)
26 faclbnd4lem1.3 . . . . . . . . . . 11 |- M e. NN0
2726nn0rei 6220 . . . . . . . . . 10 |- M e. RR
2826nn0ge0i 6228 . . . . . . . . . 10 |- 0 <_ M
2927, 28pm3.2i 283 . . . . . . . . 9 |- (M e. RR /\ 0 <_ M)
30 nn0nnaddcl 6236 . . . . . . . . . . . . 13 |- ((M e. NN0 /\ (K + 1) e. NN) -> (M + (K + 1)) e. NN)
3126, 18, 30mp2an 700 . . . . . . . . . . . 12 |- (M + (K + 1)) e. NN
3231nnnn0i 6217 . . . . . . . . . . 11 |- (M + (K + 1)) e. NN0
33 nn0expcl 6700 . . . . . . . . . . 11 |- ((M e. NN0 /\ (M + (K + 1)) e. NN0) -> (M^(M + (K + 1))) e. NN0)
3426, 32, 33mp2an 700 . . . . . . . . . 10 |- (M^(M + (K + 1))) e. NN0
3534nn0rei 6220 . . . . . . . . 9 |- (M^(M + (K + 1))) e. RR
3629, 35pm3.2i 283 . . . . . . . 8 |- ((M e. RR /\ 0 <_ M) /\ (M^(M + (K + 1))) e. RR)
3725, 36pm3.2i 283 . . . . . . 7 |- (((1 e. RR /\ 0 <_ 1) /\ (2^((K + 1)^2)) e. RR) /\ ((M e. RR /\ 0 <_ M) /\ (M^(M + (K + 1))) e. RR))
38 2cn 6068 . . . . . . . . . 10 |- 2 e. CC
39 exp0 6694 . . . . . . . . . 10 |- (2 e. CC -> (2^0) = 1)
4038, 39ax-mp 7 . . . . . . . . 9 |- (2^0) = 1
41 0nn0 6223 . . . . . . . . . . 11 |- 0 e. NN0
4214, 41, 223pm3.2i 821 . . . . . . . . . 10 |- (2 e. RR /\ 0 e. NN0 /\ ((K + 1)^2) e. NN0)
43 1lt2 6116 . . . . . . . . . . . 12 |- 1 < 2
443, 14, 43ltleii 5670 . . . . . . . . . . 11 |- 1 <_ 2
4522nn0ge0i 6228 . . . . . . . . . . 11 |- 0 <_ ((K + 1)^2)
4644, 45pm3.2i 283 . . . . . . . . . 10 |- (1 <_ 2 /\ 0 <_ ((K + 1)^2))
47 expwordi 6725 . . . . . . . . . 10 |- (((2 e. RR /\ 0 e. NN0 /\ ((K + 1)^2) e. NN0) /\ (1 <_ 2 /\ 0 <_ ((K + 1)^2))) -> (2^0) <_ (2^((K + 1)^2)))
4842, 46, 47mp2an 700 . . . . . . . . 9 |- (2^0) <_ (2^((K + 1)^2))
4940, 48eqbrtrri 2686 . . . . . . . 8 |- 1 <_ (2^((K + 1)^2))
50 elnn0 6211 . . . . . . . . . 10 |- (M e. NN0 <-> (M e. NN \/ M = 0))
51 nncn 6017 . . . . . . . . . . . . 13 |- (M e. NN -> M e. CC)
52 exp1 6696 . . . . . . . . . . . . 13 |- (M e. CC -> (M^1) = M)
5351, 52syl 10 . . . . . . . . . . . 12 |- (M e. NN -> (M^1) = M)
54 nnge1 6030 . . . . . . . . . . . . 13 |- (M e. NN -> 1 <_ M)
55 nnge1 6030 . . . . . . . . . . . . . . 15 |- ((M + (K + 1)) e. NN -> 1 <_ (M + (K + 1)))
5631, 55ax-mp 7 . . . . . . . . . . . . . 14 |- 1 <_ (M + (K + 1))
57 1nn0 6224 . . . . . . . . . . . . . . . 16 |- 1 e. NN0
5827, 57, 323pm3.2i 821 . . . . . . . . . . . . . . 15 |- (M e. RR /\ 1 e. NN0 /\ (M + (K + 1)) e. NN0)
59 expwordi 6725 . . . . . . . . . . . . . . 15 |- (((M e. RR /\ 1 e. NN0 /\ (M + (K + 1)) e. NN0) /\ (1 <_ M /\ 1 <_ (M + (K + 1)))) -> (M^1) <_ (M^(M + (K + 1))))
6058, 59mpan 698 . . . . . . . . . . . . . 14 |- ((1 <_ M /\ 1 <_ (M + (K + 1))) -> (M^1) <_ (M^(M + (K + 1))))
6156, 60mpan2 699 . . . . . . . . . . . . 13 |- (1 <_ M -> (M^1) <_ (M^(M + (K + 1))))
6254, 61syl 10 . . . . . . . . . . . 12 |- (M e. NN -> (M^1) <_ (M^(M + (K + 1))))
6353, 62eqbrtrrd 2687 . . . . . . . . . . 11 |- (M e. NN -> M <_ (M^(M + (K + 1))))
6434nn0ge0i 6228 . . . . . . . . . . . 12 |- 0 <_ (M^(M + (K + 1)))
65 breq1 2672 . . . . . . . . . . . 12 |- (M = 0 -> (M <_ (M^(M + (K + 1))) <-> 0 <_ (M^(M + (K + 1)))))
6664, 65mpbiri 192 . . . . . . . . . . 11 |- (M = 0 -> M <_ (M^(M + (K + 1))))
6763, 66jaoi 339 . . . . . . . . . 10 |- ((M e. NN \/ M = 0) -> M <_ (M^(M + (K + 1))))
6850, 67sylbi 197 . . . . . . . . 9 |- (M e. NN0 -> M <_ (M^(M + (K + 1))))
6926, 68ax-mp 7 . . . . . . . 8 |- M <_ (M^(M + (K + 1)))
7049, 69pm3.2i 283 . . . . . . 7 |- (1 <_ (2^((K + 1)^2)) /\ M <_ (M^(M + (K + 1))))
71 lemul12a 5929 . . . . . . 7 |- ((((1 e. RR /\ 0 <_ 1) /\ (2^((K + 1)^2)) e. RR) /\ ((M e. RR /\ 0 <_ M) /\ (M^(M + (K + 1))) e. RR)) -> ((1 <_ (2^((K + 1)^2)) /\ M <_ (M^(M + (K + 1)))) -> (1 x. M) <_ ((2^((K + 1)^2)) x. (M^(M + (K + 1))))))
7237, 70, 71mp2 43 . . . . . 6 |- (1 x. M) <_ ((2^((K + 1)^2)) x. (M^(M + (K + 1))))
73 opreq1 4044 . . . . . . . . 9 |- (N = 1 -> (N^(K + 1)) = (1^(K + 1)))
74 1exp 6707 . . . . . . . . . 10 |- ((K + 1) e. NN0 -> (1^(K + 1)) = 1)
7519, 74ax-mp 7 . . . . . . . . 9 |- (1^(K + 1)) = 1
7673, 75syl6eq 1560 . . . . . . . 8 |- (N = 1 -> (N^(K + 1)) = 1)
77 opreq2 4045 . . . . . . . . 9 |- (N = 1 -> (M^N) = (M^1))
7826nn0cni 6221 . . . . . . . . . 10 |- M e. CC
7978, 52ax-mp 7 . . . . . . . . 9 |- (M^1) = M
8077, 79syl6eq 1560 . . . . . . . 8 |- (N = 1 -> (M^N) = M)
8176, 80opreq12d 4054 . . . . . . 7 |- (N = 1 -> ((N^(K + 1)) x. (M^N)) = (1 x. M))
82 fveq2 3800 . . . . . . . . . 10 |- (N = 1 -> (!` N) = (!` 1))
83 fac1 7058 . . . . . . . . . 10 |- (!` 1) = 1
8482, 83syl6eq 1560 . . . . . . . . 9 |- (N = 1 -> (!` N) = 1)
8584opreq2d 4052 . . . . . . . 8 |- (N = 1 -> (((2^((K + 1)^2)) x. (M^(M + (K + 1)))) x. (!` N)) = (((2^((K + 1)^2)) x. (M^(M + (K + 1)))) x. 1))
8624recni 5403 . . . . . . . . . 10 |- (2^((K + 1)^2)) e. CC
8734nn0cni 6221 . . . . . . . . . 10 |- (M^(M + (K + 1))) e. CC
8886, 87mulcli 5410 . . . . . . . . 9 |- ((2^((K + 1)^2)) x. (M^(M + (K + 1)))) e. CC
8988mulid1i 5421 . . . . . . . 8 |- (((2^((K + 1)^2)) x. (M^(M + (K + 1)))) x. 1) = ((2^((K + 1)^2)) x. (M^(M + (K + 1))))
9085, 89syl6eq 1560 . . . . . . 7 |- (N = 1 -> (((2^((K + 1)^2)