ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  indstr GIF version

Theorem indstr 9388
Description: Strong Mathematical Induction for positive integers (inference schema). (Contributed by NM, 17-Aug-2001.)
Hypotheses
Ref Expression
indstr.1 (𝑥 = 𝑦 → (𝜑𝜓))
indstr.2 (𝑥 ∈ ℕ → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑥𝜓) → 𝜑))
Assertion
Ref Expression
indstr (𝑥 ∈ ℕ → 𝜑)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦   𝜑,𝑦   𝜓,𝑥
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝜓(𝑦)

Proof of Theorem indstr
Dummy variables 𝑧 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 breq2 3933 . . . . 5 (𝑧 = 1 → (𝑦 < 𝑧𝑦 < 1))
21imbi1d 230 . . . 4 (𝑧 = 1 → ((𝑦 < 𝑧𝜓) ↔ (𝑦 < 1 → 𝜓)))
32ralbidv 2437 . . 3 (𝑧 = 1 → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑧𝜓) ↔ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 1 → 𝜓)))
4 breq2 3933 . . . . 5 (𝑧 = 𝑤 → (𝑦 < 𝑧𝑦 < 𝑤))
54imbi1d 230 . . . 4 (𝑧 = 𝑤 → ((𝑦 < 𝑧𝜓) ↔ (𝑦 < 𝑤𝜓)))
65ralbidv 2437 . . 3 (𝑧 = 𝑤 → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑧𝜓) ↔ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓)))
7 breq2 3933 . . . . 5 (𝑧 = (𝑤 + 1) → (𝑦 < 𝑧𝑦 < (𝑤 + 1)))
87imbi1d 230 . . . 4 (𝑧 = (𝑤 + 1) → ((𝑦 < 𝑧𝜓) ↔ (𝑦 < (𝑤 + 1) → 𝜓)))
98ralbidv 2437 . . 3 (𝑧 = (𝑤 + 1) → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑧𝜓) ↔ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < (𝑤 + 1) → 𝜓)))
10 breq2 3933 . . . . 5 (𝑧 = 𝑥 → (𝑦 < 𝑧𝑦 < 𝑥))
1110imbi1d 230 . . . 4 (𝑧 = 𝑥 → ((𝑦 < 𝑧𝜓) ↔ (𝑦 < 𝑥𝜓)))
1211ralbidv 2437 . . 3 (𝑧 = 𝑥 → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑧𝜓) ↔ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑥𝜓)))
13 nnnlt1 8746 . . . . 5 (𝑦 ∈ ℕ → ¬ 𝑦 < 1)
1413pm2.21d 608 . . . 4 (𝑦 ∈ ℕ → (𝑦 < 1 → 𝜓))
1514rgen 2485 . . 3 𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 1 → 𝜓)
16 1nn 8731 . . . . 5 1 ∈ ℕ
17 elex2 2702 . . . . 5 (1 ∈ ℕ → ∃𝑢 𝑢 ∈ ℕ)
18 nfra1 2466 . . . . . 6 𝑦𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓)
1918r19.3rm 3451 . . . . 5 (∃𝑢 𝑢 ∈ ℕ → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) ↔ ∀𝑦 ∈ ℕ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓)))
2016, 17, 19mp2b 8 . . . 4 (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) ↔ ∀𝑦 ∈ ℕ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓))
21 rsp 2480 . . . . . . . . . 10 (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → (𝑦 ∈ ℕ → (𝑦 < 𝑤𝜓)))
2221com12 30 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → (𝑦 < 𝑤𝜓)))
2322adantl 275 . . . . . . . 8 ((𝑤 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → (𝑦 < 𝑤𝜓)))
24 indstr.2 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℕ → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑥𝜓) → 𝜑))
2524rgen 2485 . . . . . . . . . . . 12 𝑥 ∈ ℕ (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑥𝜓) → 𝜑)
26 nfv 1508 . . . . . . . . . . . . 13 𝑤(∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑥𝜓) → 𝜑)
27 nfv 1508 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑥𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓)
28 nfsbc1v 2927 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑥[𝑤 / 𝑥]𝜑
2927, 28nfim 1551 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥(∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → [𝑤 / 𝑥]𝜑)
30 breq2 3933 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑤 → (𝑦 < 𝑥𝑦 < 𝑤))
3130imbi1d 230 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑤 → ((𝑦 < 𝑥𝜓) ↔ (𝑦 < 𝑤𝜓)))
3231ralbidv 2437 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑤 → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑥𝜓) ↔ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓)))
33 sbceq1a 2918 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑤 → (𝜑[𝑤 / 𝑥]𝜑))
3432, 33imbi12d 233 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑤 → ((∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑥𝜓) → 𝜑) ↔ (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → [𝑤 / 𝑥]𝜑)))
3526, 29, 34cbvral 2650 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑥 ∈ ℕ (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑥𝜓) → 𝜑) ↔ ∀𝑤 ∈ ℕ (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → [𝑤 / 𝑥]𝜑))
3625, 35mpbi 144 . . . . . . . . . . 11 𝑤 ∈ ℕ (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → [𝑤 / 𝑥]𝜑)
3736rspec 2484 . . . . . . . . . 10 (𝑤 ∈ ℕ → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → [𝑤 / 𝑥]𝜑))
38 vex 2689 . . . . . . . . . . . . 13 𝑦 ∈ V
39 indstr.1 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑦 → (𝜑𝜓))
4038, 39sbcie 2943 . . . . . . . . . . . 12 ([𝑦 / 𝑥]𝜑𝜓)
41 dfsbcq 2911 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 𝑤 → ([𝑦 / 𝑥]𝜑[𝑤 / 𝑥]𝜑))
4240, 41syl5bbr 193 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝑤 → (𝜓[𝑤 / 𝑥]𝜑))
4342biimprcd 159 . . . . . . . . . 10 ([𝑤 / 𝑥]𝜑 → (𝑦 = 𝑤𝜓))
4437, 43syl6 33 . . . . . . . . 9 (𝑤 ∈ ℕ → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → (𝑦 = 𝑤𝜓)))
4544adantr 274 . . . . . . . 8 ((𝑤 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → (𝑦 = 𝑤𝜓)))
4623, 45jcad 305 . . . . . . 7 ((𝑤 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → ((𝑦 < 𝑤𝜓) ∧ (𝑦 = 𝑤𝜓))))
47 jaob 699 . . . . . . 7 (((𝑦 < 𝑤𝑦 = 𝑤) → 𝜓) ↔ ((𝑦 < 𝑤𝜓) ∧ (𝑦 = 𝑤𝜓)))
4846, 47syl6ibr 161 . . . . . 6 ((𝑤 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → ((𝑦 < 𝑤𝑦 = 𝑤) → 𝜓)))
49 nnleltp1 9113 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑤 ∈ ℕ) → (𝑦𝑤𝑦 < (𝑤 + 1)))
50 nnz 9073 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ ℕ → 𝑦 ∈ ℤ)
51 nnz 9073 . . . . . . . . . 10 (𝑤 ∈ ℕ → 𝑤 ∈ ℤ)
52 zleloe 9101 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑤 ∈ ℤ) → (𝑦𝑤 ↔ (𝑦 < 𝑤𝑦 = 𝑤)))
5350, 51, 52syl2an 287 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑤 ∈ ℕ) → (𝑦𝑤 ↔ (𝑦 < 𝑤𝑦 = 𝑤)))
5449, 53bitr3d 189 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑤 ∈ ℕ) → (𝑦 < (𝑤 + 1) ↔ (𝑦 < 𝑤𝑦 = 𝑤)))
5554ancoms 266 . . . . . . 7 ((𝑤 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (𝑦 < (𝑤 + 1) ↔ (𝑦 < 𝑤𝑦 = 𝑤)))
5655imbi1d 230 . . . . . 6 ((𝑤 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → ((𝑦 < (𝑤 + 1) → 𝜓) ↔ ((𝑦 < 𝑤𝑦 = 𝑤) → 𝜓)))
5748, 56sylibrd 168 . . . . 5 ((𝑤 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → (𝑦 < (𝑤 + 1) → 𝜓)))
5857ralimdva 2499 . . . 4 (𝑤 ∈ ℕ → (∀𝑦 ∈ ℕ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → ∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < (𝑤 + 1) → 𝜓)))
5920, 58syl5bi 151 . . 3 (𝑤 ∈ ℕ → (∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑤𝜓) → ∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < (𝑤 + 1) → 𝜓)))
603, 6, 9, 12, 15, 59nnind 8736 . 2 (𝑥 ∈ ℕ → ∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 < 𝑥𝜓))
6160, 24mpd 13 1 (𝑥 ∈ ℕ → 𝜑)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 103  wb 104  wo 697   = wceq 1331  wex 1468  wcel 1480  wral 2416  [wsbc 2909   class class class wbr 3929  (class class class)co 5774  1c1 7621   + caddc 7623   < clt 7800  cle 7801  cn 8720  cz 9054
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2121  ax-sep 4046  ax-pow 4098  ax-pr 4131  ax-un 4355  ax-setind 4452  ax-cnex 7711  ax-resscn 7712  ax-1cn 7713  ax-1re 7714  ax-icn 7715  ax-addcl 7716  ax-addrcl 7717  ax-mulcl 7718  ax-addcom 7720  ax-addass 7722  ax-distr 7724  ax-i2m1 7725  ax-0lt1 7726  ax-0id 7728  ax-rnegex 7729  ax-cnre 7731  ax-pre-ltirr 7732  ax-pre-ltwlin 7733  ax-pre-lttrn 7734  ax-pre-ltadd 7736
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3or 963  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2002  df-mo 2003  df-clab 2126  df-cleq 2132  df-clel 2135  df-nfc 2270  df-ne 2309  df-nel 2404  df-ral 2421  df-rex 2422  df-reu 2423  df-rab 2425  df-v 2688  df-sbc 2910  df-dif 3073  df-un 3075  df-in 3077  df-ss 3084  df-pw 3512  df-sn 3533  df-pr 3534  df-op 3536  df-uni 3737  df-int 3772  df-br 3930  df-opab 3990  df-id 4215  df-xp 4545  df-rel 4546  df-cnv 4547  df-co 4548  df-dm 4549  df-iota 5088  df-fun 5125  df-fv 5131  df-riota 5730  df-ov 5777  df-oprab 5778  df-mpo 5779  df-pnf 7802  df-mnf 7803  df-xr 7804  df-ltxr 7805  df-le 7806  df-sub 7935  df-neg 7936  df-inn 8721  df-n0 8978  df-z 9055
This theorem is referenced by:  indstr2  9403
  Copyright terms: Public domain W3C validator