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Theorem zbtwnre 10310
Description: There is a unique integer between a real number and the number plus one. Exercise 5 of [Apostol] p. 28. (Contributed by NM, 13-Nov-2004.)
Assertion
Ref Expression
zbtwnre  |-  ( A  e.  RR  ->  E! x  e.  ZZ  ( A  <_  x  /\  x  <  ( A  +  1 ) ) )
Distinct variable group:    x, A
Dummy variable  y is distinct from all other variables.

Proof of Theorem zbtwnre
StepHypRef Expression
1 zmin 10308 . 2  |-  ( A  e.  RR  ->  E! x  e.  ZZ  ( A  <_  x  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y ) ) )
2 zre 10024 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  e.  ZZ  ->  y  e.  RR )
3 zre 10024 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  e.  ZZ  ->  x  e.  RR )
4 peano2rem 9109 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  e.  RR  ->  (
x  -  1 )  e.  RR )
53, 4syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  e.  ZZ  ->  (
x  -  1 )  e.  RR )
6 ltletr 8909 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( x  -  1 )  e.  RR  /\  A  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  (
( ( x  - 
1 )  <  A  /\  A  <_  y )  ->  ( x  - 
1 )  <  y
) )
75, 6syl3an1 1217 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  (
( ( x  - 
1 )  <  A  /\  A  <_  y )  ->  ( x  - 
1 )  <  y
) )
873expa 1153 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  y  e.  RR )  ->  ( ( ( x  -  1 )  <  A  /\  A  <_  y )  ->  (
x  -  1 )  <  y ) )
92, 8sylan2 462 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  y  e.  ZZ )  ->  ( ( ( x  -  1 )  <  A  /\  A  <_  y )  ->  (
x  -  1 )  <  y ) )
10 zlem1lt 10065 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  ->  ( x  <_  y  <->  ( x  -  1 )  <  y ) )
1110adantlr 697 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  y  e.  ZZ )  ->  ( x  <_ 
y  <->  ( x  - 
1 )  <  y
) )
129, 11sylibrd 227 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  y  e.  ZZ )  ->  ( ( ( x  -  1 )  <  A  /\  A  <_  y )  ->  x  <_  y ) )
1312exp4b 592 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( y  e.  ZZ  ->  ( ( x  - 
1 )  <  A  ->  ( A  <_  y  ->  x  <_  y )
) ) )
1413com23 74 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( ( x  - 
1 )  <  A  ->  ( y  e.  ZZ  ->  ( A  <_  y  ->  x  <_  y )
) ) )
1514ralrimdv 2634 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( ( x  - 
1 )  <  A  ->  A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y ) ) )
165ltnrd 8949 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  ZZ  ->  -.  ( x  -  1
)  <  ( x  -  1 ) )
17 peano2zm 10058 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  e.  ZZ  ->  (
x  -  1 )  e.  ZZ )
18 zlem1lt 10065 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  ( x  -  1
)  e.  ZZ )  ->  ( x  <_ 
( x  -  1 )  <->  ( x  - 
1 )  <  (
x  -  1 ) ) )
1917, 18mpdan 651 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  ZZ  ->  (
x  <_  ( x  -  1 )  <->  ( x  -  1 )  < 
( x  -  1 ) ) )
2016, 19mtbird 294 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  ZZ  ->  -.  x  <_  ( x  - 
1 ) )
2120ad2antrr 708 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y ) )  ->  -.  x  <_  ( x  - 
1 ) )
22 lenlt 8897 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  e.  RR  /\  ( x  -  1
)  e.  RR )  ->  ( A  <_ 
( x  -  1 )  <->  -.  ( x  -  1 )  < 
A ) )
235, 22sylan2 462 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  RR  /\  x  e.  ZZ )  ->  ( A  <_  (
x  -  1 )  <->  -.  ( x  -  1 )  <  A ) )
2423ancoms 441 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( A  <_  (
x  -  1 )  <->  -.  ( x  -  1 )  <  A ) )
2524adantr 453 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y ) )  ->  ( A  <_  ( x  - 
1 )  <->  -.  (
x  -  1 )  <  A ) )
26 breq2 4029 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  =  ( x  - 
1 )  ->  ( A  <_  y  <->  A  <_  ( x  -  1 ) ) )
27 breq2 4029 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  =  ( x  - 
1 )  ->  (
x  <_  y  <->  x  <_  ( x  -  1 ) ) )
2826, 27imbi12d 313 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( y  =  ( x  - 
1 )  ->  (
( A  <_  y  ->  x  <_  y )  <->  ( A  <_  ( x  -  1 )  ->  x  <_  ( x  - 
1 ) ) ) )
2928rspcv 2882 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  -  1 )  e.  ZZ  ->  ( A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y )  -> 
( A  <_  (
x  -  1 )  ->  x  <_  (
x  -  1 ) ) ) )
3017, 29syl 17 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  e.  ZZ  ->  ( A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y )  -> 
( A  <_  (
x  -  1 )  ->  x  <_  (
x  -  1 ) ) ) )
3130imp 420 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y ) )  -> 
( A  <_  (
x  -  1 )  ->  x  <_  (
x  -  1 ) ) )
3231adantlr 697 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y ) )  ->  ( A  <_  ( x  - 
1 )  ->  x  <_  ( x  -  1 ) ) )
3325, 32sylbird 228 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y ) )  ->  ( -.  ( x  -  1 )  <  A  ->  x  <_  ( x  - 
1 ) ) )
3421, 33mt3d 119 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y ) )  ->  (
x  -  1 )  <  A )
3534ex 425 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y )  ->  ( x  -  1 )  < 
A ) )
3615, 35impbid 185 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( ( x  - 
1 )  <  A  <->  A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y ) ) )
37 1re 8833 . . . . . . . 8  |-  1  e.  RR
38 ltsubadd 9240 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  RR  /\  1  e.  RR  /\  A  e.  RR )  ->  (
( x  -  1 )  <  A  <->  x  <  ( A  +  1 ) ) )
3937, 38mp3an2 1267 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  RR  /\  A  e.  RR )  ->  ( ( x  - 
1 )  <  A  <->  x  <  ( A  + 
1 ) ) )
403, 39sylan 459 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( ( x  - 
1 )  <  A  <->  x  <  ( A  + 
1 ) ) )
4136, 40bitr3d 248 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y )  <->  x  <  ( A  +  1 ) ) )
4241ancoms 441 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR  /\  x  e.  ZZ )  ->  ( A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y )  <->  x  <  ( A  +  1 ) ) )
4342anbi2d 686 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR  /\  x  e.  ZZ )  ->  ( ( A  <_  x  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y ) )  <->  ( A  <_  x  /\  x  < 
( A  +  1 ) ) ) )
4443reubidva 2725 . 2  |-  ( A  e.  RR  ->  ( E! x  e.  ZZ  ( A  <_  x  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y ) )  <->  E! x  e.  ZZ  ( A  <_  x  /\  x  <  ( A  +  1 ) ) ) )
451, 44mpbid 203 1  |-  ( A  e.  RR  ->  E! x  e.  ZZ  ( A  <_  x  /\  x  <  ( A  +  1 ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 5    -> wi 6    <-> wb 178    /\ wa 360    = wceq 1624    e. wcel 1685   A.wral 2545   E!wreu 2547   class class class wbr 4025  (class class class)co 5820   RRcr 8732   1c1 8734    + caddc 8736    < clt 8863    <_ cle 8864    - cmin 9033   ZZcz 10020
This theorem is referenced by:  rebtwnz  10311  qbtwnre  10521
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 1868  ax-ext 2266  ax-sep 4143  ax-nul 4151  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-cnex 8789  ax-resscn 8790  ax-1cn 8791  ax-icn 8792  ax-addcl 8793  ax-addrcl 8794  ax-mulcl 8795  ax-mulrcl 8796  ax-mulcom 8797  ax-addass 8798  ax-mulass 8799  ax-distr 8800  ax-i2m1 8801  ax-1ne0 8802  ax-1rid 8803  ax-rnegex 8804  ax-rrecex 8805  ax-cnre 8806  ax-pre-lttri 8807  ax-pre-lttrn 8808  ax-pre-ltadd 8809  ax-pre-mulgt0 8810  ax-pre-sup 8811
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 2149  df-mo 2150  df-clab 2272  df-cleq 2278  df-clel 2281  df-nfc 2410  df-ne 2450  df-nel 2451  df-ral 2550  df-rex 2551  df-reu 2552  df-rmo 2553  df-rab 2554  df-v 2792  df-sbc 2994  df-csb 3084  df-dif 3157  df-un 3159  df-in 3161  df-ss 3168  df-pss 3170  df-nul 3458  df-if 3568  df-pw 3629  df-sn 3648  df-pr 3649  df-tp 3650  df-op 3651  df-uni 3830  df-iun 3909  df-br 4026  df-opab 4080  df-mpt 4081  df-tr 4116  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-fun 5224  df-fn 5225  df-f 5226  df-f1 5227  df-fo 5228  df-f1o 5229  df-fv 5230  df-ov 5823  df-oprab 5824  df-mpt2 5825  df-iota 6253  df-riota 6300  df-recs 6384  df-rdg 6419  df-er 6656  df-en 6860  df-dom 6861  df-sdom 6862  df-sup 7190  df-pnf 8865  df-mnf 8866  df-xr 8867  df-ltxr 8868  df-le 8869  df-sub 9035  df-neg 9036  df-nn 9743  df-n0 9962  df-z 10021  df-uz 10227
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