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Theorem reclem2pr 8667
Description: Lemma for Proposition 9-3.7 of [Gleason] p. 124. (Contributed by NM, 30-Apr-1996.) (Revised by Mario Carneiro, 12-Jun-2013.) (New usage is discouraged.)
Hypothesis
Ref Expression
reclempr.1  |-  B  =  { x  |  E. y ( x  <Q  y  /\  -.  ( *Q
`  y )  e.  A ) }
Assertion
Ref Expression
reclem2pr  |-  ( A  e.  P.  ->  B  e.  P. )
Distinct variable groups:    x, y, A    x, B
Dummy variable  z is distinct from all other variables.
Allowed substitution hint:    B( y)

Proof of Theorem reclem2pr
StepHypRef Expression
1 prpssnq 8609 . . . . . 6  |-  ( A  e.  P.  ->  A  C.  Q. )
2 pssnel 3520 . . . . . 6  |-  ( A 
C.  Q.  ->  E. x
( x  e.  Q.  /\ 
-.  x  e.  A
) )
3 recclnq 8585 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  Q.  ->  ( *Q `  x )  e. 
Q. )
4 nsmallnq 8596 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( *Q `  x )  e.  Q.  ->  E. z 
z  <Q  ( *Q `  x ) )
53, 4syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  Q.  ->  E. z 
z  <Q  ( *Q `  x ) )
65adantr 453 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  Q.  /\  -.  x  e.  A
)  ->  E. z 
z  <Q  ( *Q `  x ) )
7 recrecnq 8586 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( x  e.  Q.  ->  ( *Q `  ( *Q `  x ) )  =  x )
87eleq1d 2350 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x  e.  Q.  ->  (
( *Q `  ( *Q `  x ) )  e.  A  <->  x  e.  A ) )
98notbid 287 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  e.  Q.  ->  ( -.  ( *Q `  ( *Q `  x ) )  e.  A  <->  -.  x  e.  A ) )
109anbi2d 686 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  e.  Q.  ->  (
( z  <Q  ( *Q `  x )  /\  -.  ( *Q `  ( *Q `  x ) )  e.  A )  <->  ( z  <Q  ( *Q `  x
)  /\  -.  x  e.  A ) ) )
11 fvex 5499 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( *Q
`  x )  e. 
_V
12 breq2 4028 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( y  =  ( *Q `  x )  ->  (
z  <Q  y  <->  z  <Q  ( *Q `  x ) ) )
13 fveq2 5485 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( y  =  ( *Q `  x )  ->  ( *Q `  y )  =  ( *Q `  ( *Q `  x ) ) )
1413eleq1d 2350 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( y  =  ( *Q `  x )  ->  (
( *Q `  y
)  e.  A  <->  ( *Q `  ( *Q `  x
) )  e.  A
) )
1514notbid 287 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( y  =  ( *Q `  x )  ->  ( -.  ( *Q `  y
)  e.  A  <->  -.  ( *Q `  ( *Q `  x ) )  e.  A ) )
1612, 15anbi12d 693 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  =  ( *Q `  x )  ->  (
( z  <Q  y  /\  -.  ( *Q `  y )  e.  A
)  <->  ( z  <Q 
( *Q `  x
)  /\  -.  ( *Q `  ( *Q `  x ) )  e.  A ) ) )
1711, 16spcev 2876 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( z  <Q  ( *Q `  x )  /\  -.  ( *Q `  ( *Q
`  x ) )  e.  A )  ->  E. y ( z  <Q 
y  /\  -.  ( *Q `  y )  e.  A ) )
1810, 17syl6bir 222 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  e.  Q.  ->  (
( z  <Q  ( *Q `  x )  /\  -.  x  e.  A
)  ->  E. y
( z  <Q  y  /\  -.  ( *Q `  y )  e.  A
) ) )
19 vex 2792 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  z  e. 
_V
20 breq1 4027 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x  =  z  ->  (
x  <Q  y  <->  z  <Q  y ) )
2120anbi1d 687 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  z  ->  (
( x  <Q  y  /\  -.  ( *Q `  y )  e.  A
)  <->  ( z  <Q 
y  /\  -.  ( *Q `  y )  e.  A ) ) )
2221exbidv 1613 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  z  ->  ( E. y ( x  <Q  y  /\  -.  ( *Q
`  y )  e.  A )  <->  E. y
( z  <Q  y  /\  -.  ( *Q `  y )  e.  A
) ) )
23 reclempr.1 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  B  =  { x  |  E. y ( x  <Q  y  /\  -.  ( *Q
`  y )  e.  A ) }
2419, 22, 23elab2 2918 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  e.  B  <->  E. y
( z  <Q  y  /\  -.  ( *Q `  y )  e.  A
) )
2518, 24syl6ibr 220 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  e.  Q.  ->  (
( z  <Q  ( *Q `  x )  /\  -.  x  e.  A
)  ->  z  e.  B ) )
2625exp3acom23 1364 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  Q.  ->  ( -.  x  e.  A  ->  ( z  <Q  ( *Q `  x )  -> 
z  e.  B ) ) )
2726imp 420 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  e.  Q.  /\  -.  x  e.  A
)  ->  ( z  <Q  ( *Q `  x
)  ->  z  e.  B ) )
2827eximdv 1609 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  Q.  /\  -.  x  e.  A
)  ->  ( E. z  z  <Q  ( *Q
`  x )  ->  E. z  z  e.  B ) )
296, 28mpd 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  Q.  /\  -.  x  e.  A
)  ->  E. z 
z  e.  B )
30 n0 3465 . . . . . . . 8  |-  ( B  =/=  (/)  <->  E. z  z  e.  B )
3129, 30sylibr 205 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  Q.  /\  -.  x  e.  A
)  ->  B  =/=  (/) )
3231exlimiv 1667 . . . . . 6  |-  ( E. x ( x  e. 
Q.  /\  -.  x  e.  A )  ->  B  =/=  (/) )
331, 2, 323syl 20 . . . . 5  |-  ( A  e.  P.  ->  B  =/=  (/) )
34 0pss 3493 . . . . 5  |-  ( (/)  C.  B  <->  B  =/=  (/) )
3533, 34sylibr 205 . . . 4  |-  ( A  e.  P.  ->  (/)  C.  B
)
36 prn0 8608 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  P.  ->  A  =/=  (/) )
37 elprnq 8610 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( A  e.  P.  /\  z  e.  A )  ->  z  e.  Q. )
38 recrecnq 8586 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( z  e.  Q.  ->  ( *Q `  ( *Q `  z ) )  =  z )
3938eleq1d 2350 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( z  e.  Q.  ->  (
( *Q `  ( *Q `  z ) )  e.  A  <->  z  e.  A ) )
4039anbi2d 686 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( z  e.  Q.  ->  (
( A  e.  P.  /\  ( *Q `  ( *Q `  z ) )  e.  A )  <->  ( A  e.  P.  /\  z  e.  A ) ) )
4137, 40syl 17 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  e.  P.  /\  z  e.  A )  ->  ( ( A  e. 
P.  /\  ( *Q `  ( *Q `  z
) )  e.  A
)  <->  ( A  e. 
P.  /\  z  e.  A ) ) )
42 fvex 5499 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( *Q
`  z )  e. 
_V
43 fveq2 5485 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x  =  ( *Q `  z )  ->  ( *Q `  x )  =  ( *Q `  ( *Q `  z ) ) )
4443eleq1d 2350 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  ( *Q `  z )  ->  (
( *Q `  x
)  e.  A  <->  ( *Q `  ( *Q `  z
) )  e.  A
) )
4544anbi2d 686 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  ( *Q `  z )  ->  (
( A  e.  P.  /\  ( *Q `  x
)  e.  A )  <-> 
( A  e.  P.  /\  ( *Q `  ( *Q `  z ) )  e.  A ) ) )
4642, 45spcev 2876 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  e.  P.  /\  ( *Q `  ( *Q
`  z ) )  e.  A )  ->  E. x ( A  e. 
P.  /\  ( *Q `  x )  e.  A
) )
4741, 46syl6bir 222 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  P.  /\  z  e.  A )  ->  ( ( A  e. 
P.  /\  z  e.  A )  ->  E. x
( A  e.  P.  /\  ( *Q `  x
)  e.  A ) ) )
4847pm2.43i 45 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  P.  /\  z  e.  A )  ->  E. x ( A  e.  P.  /\  ( *Q `  x )  e.  A ) )
49 elprnq 8610 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( A  e.  P.  /\  ( *Q `  x )  e.  A )  -> 
( *Q `  x
)  e.  Q. )
50 dmrecnq 8587 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  dom  *Q  =  Q.
51 0nnq 8543 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  -.  (/)  e.  Q.
5250, 51ndmfvrcl 5514 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( *Q `  x )  e.  Q.  ->  x  e.  Q. )
5349, 52syl 17 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  e.  P.  /\  ( *Q `  x )  e.  A )  ->  x  e.  Q. )
54 ltrnq 8598 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x 
<Q  y  <->  ( *Q `  y )  <Q  ( *Q `  x ) )
55 prcdnq 8612 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( A  e.  P.  /\  ( *Q `  x )  e.  A )  -> 
( ( *Q `  y )  <Q  ( *Q `  x )  -> 
( *Q `  y
)  e.  A ) )
5654, 55syl5bi 210 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( A  e.  P.  /\  ( *Q `  x )  e.  A )  -> 
( x  <Q  y  ->  ( *Q `  y
)  e.  A ) )
5756alrimiv 1618 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( A  e.  P.  /\  ( *Q `  x )  e.  A )  ->  A. y ( x  <Q  y  ->  ( *Q `  y )  e.  A
) )
5823abeq2i 2391 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x  e.  B  <->  E. y
( x  <Q  y  /\  -.  ( *Q `  y )  e.  A
) )
59 exanali 1573 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( E. y ( x  <Q  y  /\  -.  ( *Q
`  y )  e.  A )  <->  -.  A. y
( x  <Q  y  ->  ( *Q `  y
)  e.  A ) )
6058, 59bitri 242 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  e.  B  <->  -.  A. y
( x  <Q  y  ->  ( *Q `  y
)  e.  A ) )
6160con2bii 324 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( A. y ( x  <Q  y  ->  ( *Q `  y )  e.  A
)  <->  -.  x  e.  B )
6257, 61sylib 190 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  e.  P.  /\  ( *Q `  x )  e.  A )  ->  -.  x  e.  B
)
6353, 62jca 520 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  P.  /\  ( *Q `  x )  e.  A )  -> 
( x  e.  Q.  /\ 
-.  x  e.  B
) )
6463eximi 1564 . . . . . . . . . . 11  |-  ( E. x ( A  e. 
P.  /\  ( *Q `  x )  e.  A
)  ->  E. x
( x  e.  Q.  /\ 
-.  x  e.  B
) )
6548, 64syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  P.  /\  z  e.  A )  ->  E. x ( x  e.  Q.  /\  -.  x  e.  B )
)
6665ex 425 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  P.  ->  (
z  e.  A  ->  E. x ( x  e. 
Q.  /\  -.  x  e.  B ) ) )
6766exlimdv 1665 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  P.  ->  ( E. z  z  e.  A  ->  E. x ( x  e.  Q.  /\  -.  x  e.  B )
) )
68 n0 3465 . . . . . . . 8  |-  ( A  =/=  (/)  <->  E. z  z  e.  A )
69 nss 3237 . . . . . . . 8  |-  ( -. 
Q.  C_  B  <->  E. x
( x  e.  Q.  /\ 
-.  x  e.  B
) )
7067, 68, 693imtr4g 263 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  P.  ->  ( A  =/=  (/)  ->  -.  Q.  C_  B ) )
7136, 70mpd 16 . . . . . 6  |-  ( A  e.  P.  ->  -.  Q.  C_  B )
72 ltrelnq 8545 . . . . . . . . . . . 12  |-  <Q  C_  ( Q.  X.  Q. )
7372brel 4736 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x 
<Q  y  ->  ( x  e.  Q.  /\  y  e.  Q. ) )
7473simpld 447 . . . . . . . . . 10  |-  ( x 
<Q  y  ->  x  e. 
Q. )
7574adantr 453 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  <Q  y  /\  -.  ( *Q `  y
)  e.  A )  ->  x  e.  Q. )
7675exlimiv 1667 . . . . . . . 8  |-  ( E. y ( x  <Q  y  /\  -.  ( *Q
`  y )  e.  A )  ->  x  e.  Q. )
7758, 76sylbi 189 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  B  ->  x  e.  Q. )
7877ssriv 3185 . . . . . 6  |-  B  C_  Q.
7971, 78jctil 525 . . . . 5  |-  ( A  e.  P.  ->  ( B  C_  Q.  /\  -.  Q.  C_  B ) )
80 dfpss3 3263 . . . . 5  |-  ( B 
C.  Q.  <->  ( B  C_  Q.  /\  -.  Q.  C_  B ) )
8179, 80sylibr 205 . . . 4  |-  ( A  e.  P.  ->  B  C.  Q. )
8235, 81jca 520 . . 3  |-  ( A  e.  P.  ->  ( (/)  C.  B  /\  B  C.  Q. ) )
83 ltsonq 8588 . . . . . . . . . . . 12  |-  <Q  Or  Q.
8483, 72sotri 5069 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( z  <Q  x  /\  x  <Q  y )  -> 
z  <Q  y )
8584ex 425 . . . . . . . . . 10  |-  ( z 
<Q  x  ->  ( x 
<Q  y  ->  z  <Q 
y ) )
8685anim1d 549 . . . . . . . . 9  |-  ( z 
<Q  x  ->  ( ( x  <Q  y  /\  -.  ( *Q `  y
)  e.  A )  ->  ( z  <Q 
y  /\  -.  ( *Q `  y )  e.  A ) ) )
8786eximdv 1609 . . . . . . . 8  |-  ( z 
<Q  x  ->  ( E. y ( x  <Q  y  /\  -.  ( *Q
`  y )  e.  A )  ->  E. y
( z  <Q  y  /\  -.  ( *Q `  y )  e.  A
) ) )
8887, 58, 243imtr4g 263 . . . . . . 7  |-  ( z 
<Q  x  ->  ( x  e.  B  ->  z  e.  B ) )
8988com12 29 . . . . . 6  |-  ( x  e.  B  ->  (
z  <Q  x  ->  z  e.  B ) )
9089alrimiv 1618 . . . . 5  |-  ( x  e.  B  ->  A. z
( z  <Q  x  ->  z  e.  B ) )
91 nfe1 1707 . . . . . . . . . 10  |-  F/ y E. y ( x 
<Q  y  /\  -.  ( *Q `  y )  e.  A )
9291nfab 2424 . . . . . . . . 9  |-  F/_ y { x  |  E. y ( x  <Q  y  /\  -.  ( *Q
`  y )  e.  A ) }
9323, 92nfcxfr 2417 . . . . . . . 8  |-  F/_ y B
94 nfv 1606 . . . . . . . 8  |-  F/ y  x  <Q  z
9593, 94nfrex 2599 . . . . . . 7  |-  F/ y E. z  e.  B  x  <Q  z
96 19.8a 1719 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( z  <Q  y  /\  -.  ( *Q `  y
)  e.  A )  ->  E. y ( z 
<Q  y  /\  -.  ( *Q `  y )  e.  A ) )
9796, 24sylibr 205 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( z  <Q  y  /\  -.  ( *Q `  y
)  e.  A )  ->  z  e.  B
)
9897adantll 696 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( x  <Q  z  /\  z  <Q  y )  /\  -.  ( *Q
`  y )  e.  A )  ->  z  e.  B )
99 simpll 732 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( x  <Q  z  /\  z  <Q  y )  /\  -.  ( *Q
`  y )  e.  A )  ->  x  <Q  z )
10098, 99jca 520 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  <Q  z  /\  z  <Q  y )  /\  -.  ( *Q
`  y )  e.  A )  ->  (
z  e.  B  /\  x  <Q  z ) )
101100expcom 426 . . . . . . . . . 10  |-  ( -.  ( *Q `  y
)  e.  A  -> 
( ( x  <Q  z  /\  z  <Q  y
)  ->  ( z  e.  B  /\  x  <Q  z ) ) )
102101eximdv 1609 . . . . . . . . 9  |-  ( -.  ( *Q `  y
)  e.  A  -> 
( E. z ( x  <Q  z  /\  z  <Q  y )  ->  E. z ( z  e.  B  /\  x  <Q  z ) ) )
103 ltbtwnnq 8597 . . . . . . . . 9  |-  ( x 
<Q  y  <->  E. z ( x 
<Q  z  /\  z  <Q  y ) )
104 df-rex 2550 . . . . . . . . 9  |-  ( E. z  e.  B  x 
<Q  z  <->  E. z ( z  e.  B  /\  x  <Q  z ) )
105102, 103, 1043imtr4g 263 . . . . . . . 8  |-  ( -.  ( *Q `  y
)  e.  A  -> 
( x  <Q  y  ->  E. z  e.  B  x  <Q  z ) )
106105impcom 421 . . . . . . 7  |-  ( ( x  <Q  y  /\  -.  ( *Q `  y
)  e.  A )  ->  E. z  e.  B  x  <Q  z )
10795, 106exlimi 1802 . . . . . 6  |-  ( E. y ( x  <Q  y  /\  -.  ( *Q
`  y )  e.  A )  ->  E. z  e.  B  x  <Q  z )
10858, 107sylbi 189 . . . . 5  |-  ( x  e.  B  ->  E. z  e.  B  x  <Q  z )
10990, 108jca 520 . . . 4  |-  ( x  e.  B  ->  ( A. z ( z  <Q  x  ->  z  e.  B
)  /\  E. z  e.  B  x  <Q  z ) )
110109rgen 2609 . . 3  |-  A. x  e.  B  ( A. z ( z  <Q  x  ->  z  e.  B
)  /\  E. z  e.  B  x  <Q  z )
11182, 110jctir 526 . 2  |-  ( A  e.  P.  ->  (
( (/)  C.  B  /\  B  C.  Q. )  /\  A. x  e.  B  ( A. z ( z 
<Q  x  ->  z  e.  B )  /\  E. z  e.  B  x  <Q  z ) ) )
112 elnp 8606 . 2  |-  ( B  e.  P.  <->  ( ( (/)  C.  B  /\  B  C.  Q. )  /\  A. x  e.  B  ( A. z ( z  <Q  x  ->  z  e.  B
)  /\  E. z  e.  B  x  <Q  z ) ) )
113111, 112sylibr 205 1  |-  ( A  e.  P.  ->  B  e.  P. )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 5    -> wi 6    <-> wb 178    /\ wa 360   A.wal 1528   E.wex 1529    = wceq 1624    e. wcel 1685   {cab 2270    =/= wne 2447   A.wral 2544   E.wrex 2545    C_ wss 3153    C. wpss 3154   (/)c0 3456   class class class wbr 4024   ` cfv 5221   Q.cnq 8469   *Qcrq 8474    <Q cltq 8475   P.cnp 8476
This theorem is referenced by:  reclem3pr  8668  reclem4pr  8669  recexpr  8670
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-gen 1534  ax-5 1545  ax-17 1604  ax-9 1637  ax-8 1645  ax-13 1687  ax-14 1689  ax-6 1704  ax-7 1709  ax-11 1716  ax-12 1867  ax-ext 2265  ax-sep 4142  ax-nul 4150  ax-pow 4187  ax-pr 4213  ax-un 4511  ax-inf2 7337
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1312  df-ex 1530  df-nf 1533  df-sb 1632  df-eu 2148  df-mo 2149  df-clab 2271  df-cleq 2277  df-clel 2280  df-nfc 2409  df-ne 2449  df-ral 2549  df-rex 2550  df-reu 2551  df-rmo 2552  df-rab 2553  df-v 2791  df-sbc 2993  df-csb 3083  df-dif 3156  df-un 3158  df-in 3160  df-ss 3167  df-pss 3169  df-nul 3457  df-if 3567  df-pw 3628  df-sn 3647  df-pr 3648  df-tp 3649  df-op 3650  df-uni 3829  df-int 3864  df-iun 3908  df-br 4025  df-opab 4079  df-mpt 4080  df-tr 4115  df-eprel 4304  df-id 4308  df-po 4313  df-so 4314  df-fr 4351  df-we 4353  df-ord 4394  df-on 4395  df-lim 4396  df-suc 4397  df-om 4656  df-xp 4694  df-rel 4695  df-cnv 4696  df-co 4697  df-dm 4698  df-rn 4699  df-res 4700  df-ima 4701  df-fun 5223  df-fn 5224  df-f 5225  df-f1 5226  df-fo 5227  df-f1o 5228  df-fv 5229  df-ov 5822  df-oprab 5823  df-mpt2 5824  df-1st 6083  df-2nd 6084  df-recs 6383  df-rdg 6418  df-1o 6474  df-oadd 6478  df-omul 6479  df-er 6655  df-ni 8491  df-pli 8492  df-mi 8493  df-lti 8494  df-plpq 8527  df-mpq 8528  df-ltpq 8529  df-enq 8530  df-nq 8531  df-erq 8532  df-plq 8533  df-mq 8534  df-1nq 8535  df-rq 8536  df-ltnq 8537  df-np 8600
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