Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ballotlemsgt1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ballotlemsgt1 30395
 Description: 𝑆 maps values less than (𝐼‘𝐶) to values greater than 1. (Contributed by Thierry Arnoux, 28-Apr-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
ballotth.m 𝑀 ∈ ℕ
ballotth.n 𝑁 ∈ ℕ
ballotth.o 𝑂 = {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (#‘𝑐) = 𝑀}
ballotth.p 𝑃 = (𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ((#‘𝑥) / (#‘𝑂)))
ballotth.f 𝐹 = (𝑐𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((#‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (#‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
ballotth.e 𝐸 = {𝑐𝑂 ∣ ∀𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))0 < ((𝐹𝑐)‘𝑖)}
ballotth.mgtn 𝑁 < 𝑀
ballotth.i 𝐼 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝑐)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
ballotth.s 𝑆 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ (𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ↦ if(𝑖 ≤ (𝐼𝑐), (((𝐼𝑐) + 1) − 𝑖), 𝑖)))
Assertion
Ref Expression
ballotlemsgt1 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → 1 < ((𝑆𝐶)‘𝐽))
Distinct variable groups:   𝑀,𝑐   𝑁,𝑐   𝑂,𝑐   𝑖,𝑀   𝑖,𝑁   𝑖,𝑂   𝑘,𝑀   𝑘,𝑁   𝑘,𝑂   𝑖,𝑐,𝐹,𝑘   𝐶,𝑖,𝑘   𝑖,𝐸,𝑘   𝐶,𝑘   𝑘,𝐼,𝑐   𝐸,𝑐   𝑖,𝐼,𝑐
Allowed substitution hints:   𝐶(𝑥,𝑐)   𝑃(𝑥,𝑖,𝑘,𝑐)   𝑆(𝑥,𝑖,𝑘,𝑐)   𝐸(𝑥)   𝐹(𝑥)   𝐼(𝑥)   𝐽(𝑥,𝑖,𝑘,𝑐)   𝑀(𝑥)   𝑁(𝑥)   𝑂(𝑥)

Proof of Theorem ballotlemsgt1
StepHypRef Expression
1 elfzelz 12300 . . . . 5 (𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) → 𝐽 ∈ ℤ)
213ad2ant2 1081 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → 𝐽 ∈ ℤ)
32zred 11442 . . 3 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → 𝐽 ∈ ℝ)
4 ballotth.m . . . . . . . . 9 𝑀 ∈ ℕ
5 ballotth.n . . . . . . . . 9 𝑁 ∈ ℕ
6 ballotth.o . . . . . . . . 9 𝑂 = {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (#‘𝑐) = 𝑀}
7 ballotth.p . . . . . . . . 9 𝑃 = (𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ((#‘𝑥) / (#‘𝑂)))
8 ballotth.f . . . . . . . . 9 𝐹 = (𝑐𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((#‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (#‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
9 ballotth.e . . . . . . . . 9 𝐸 = {𝑐𝑂 ∣ ∀𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))0 < ((𝐹𝑐)‘𝑖)}
10 ballotth.mgtn . . . . . . . . 9 𝑁 < 𝑀
11 ballotth.i . . . . . . . . 9 𝐼 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝑐)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
124, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11ballotlemiex 30386 . . . . . . . 8 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ((𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ ((𝐹𝐶)‘(𝐼𝐶)) = 0))
1312simpld 475 . . . . . . 7 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
14 elfzelz 12300 . . . . . . 7 ((𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) → (𝐼𝐶) ∈ ℤ)
1513, 14syl 17 . . . . . 6 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐼𝐶) ∈ ℤ)
16153ad2ant1 1080 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → (𝐼𝐶) ∈ ℤ)
1716zred 11442 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → (𝐼𝐶) ∈ ℝ)
18 1red 10015 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → 1 ∈ ℝ)
1917, 18readdcld 10029 . . 3 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → ((𝐼𝐶) + 1) ∈ ℝ)
20 simp3 1061 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → 𝐽 < (𝐼𝐶))
2116zcnd 11443 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → (𝐼𝐶) ∈ ℂ)
22 1cnd 10016 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → 1 ∈ ℂ)
2321, 22pncand 10353 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → (((𝐼𝐶) + 1) − 1) = (𝐼𝐶))
2420, 23breqtrrd 4651 . . 3 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → 𝐽 < (((𝐼𝐶) + 1) − 1))
253, 19, 18, 24ltsub13d 10593 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → 1 < (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽))
26 ballotth.s . . . . 5 𝑆 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ (𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ↦ if(𝑖 ≤ (𝐼𝑐), (((𝐼𝑐) + 1) − 𝑖), 𝑖)))
274, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 26ballotlemsv 30394 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) = if(𝐽 ≤ (𝐼𝐶), (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽), 𝐽))
28273adant3 1079 . . 3 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) = if(𝐽 ≤ (𝐼𝐶), (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽), 𝐽))
293, 17, 20ltled 10145 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → 𝐽 ≤ (𝐼𝐶))
3029iftrued 4072 . . 3 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → if(𝐽 ≤ (𝐼𝐶), (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽), 𝐽) = (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽))
3128, 30eqtrd 2655 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) = (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽))
3225, 31breqtrrd 4651 1 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐽 < (𝐼𝐶)) → 1 < ((𝑆𝐶)‘𝐽))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ w3a 1036   = wceq 1480   ∈ wcel 1987  ∀wral 2908  {crab 2912   ∖ cdif 3557   ∩ cin 3559  ifcif 4064  𝒫 cpw 4136   class class class wbr 4623   ↦ cmpt 4683  ‘cfv 5857  (class class class)co 6615  infcinf 8307  ℝcr 9895  0cc0 9896  1c1 9897   + caddc 9899   < clt 10034   ≤ cle 10035   − cmin 10226   / cdiv 10644  ℕcn 10980  ℤcz 11337  ...cfz 12284  #chash 13073 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4741  ax-sep 4751  ax-nul 4759  ax-pow 4813  ax-pr 4877  ax-un 6914  ax-cnex 9952  ax-resscn 9953  ax-1cn 9954  ax-icn 9955  ax-addcl 9956  ax-addrcl 9957  ax-mulcl 9958  ax-mulrcl 9959  ax-mulcom 9960  ax-addass 9961  ax-mulass 9962  ax-distr 9963  ax-i2m1 9964  ax-1ne0 9965  ax-1rid 9966  ax-rnegex 9967  ax-rrecex 9968  ax-cnre 9969  ax-pre-lttri 9970  ax-pre-lttrn 9971  ax-pre-ltadd 9972  ax-pre-mulgt0 9973 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2913  df-rex 2914  df-reu 2915  df-rmo 2916  df-rab 2917  df-v 3192  df-sbc 3423  df-csb 3520  df-dif 3563  df-un 3565  df-in 3567  df-ss 3574  df-pss 3576  df-nul 3898  df-if 4065  df-pw 4138  df-sn 4156  df-pr 4158  df-tp 4160  df-op 4162  df-uni 4410  df-int 4448  df-iun 4494  df-br 4624  df-opab 4684  df-mpt 4685  df-tr 4723  df-eprel 4995  df-id 4999  df-po 5005  df-so 5006  df-fr 5043  df-we 5045  df-xp 5090  df-rel 5091  df-cnv 5092  df-co 5093  df-dm 5094  df-rn 5095  df-res 5096  df-ima 5097  df-pred 5649  df-ord 5695  df-on 5696  df-lim 5697  df-suc 5698  df-iota 5820  df-fun 5859  df-fn 5860  df-f 5861  df-f1 5862  df-fo 5863  df-f1o 5864  df-fv 5865  df-riota 6576  df-ov 6618  df-oprab 6619  df-mpt2 6620  df-om 7028  df-1st 7128  df-2nd 7129  df-wrecs 7367  df-recs 7428  df-rdg 7466  df-1o 7520  df-oadd 7524  df-er 7702  df-en 7916  df-dom 7917  df-sdom 7918  df-fin 7919  df-sup 8308  df-inf 8309  df-card 8725  df-cda 8950  df-pnf 10036  df-mnf 10037  df-xr 10038  df-ltxr 10039  df-le 10040  df-sub 10228  df-neg 10229  df-nn 10981  df-2 11039  df-n0 11253  df-z 11338  df-uz 11648  df-fz 12285  df-hash 13074 This theorem is referenced by:  ballotlemfrcn0  30414
 Copyright terms: Public domain W3C validator