MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dyadmaxlem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dyadmaxlem 23271
Description: Lemma for dyadmax 23272. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Mar-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
dyadmbl.1 𝐹 = (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ0 ↦ ⟨(𝑥 / (2↑𝑦)), ((𝑥 + 1) / (2↑𝑦))⟩)
dyadmax.2 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
dyadmax.3 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
dyadmax.4 (𝜑𝐶 ∈ ℕ0)
dyadmax.5 (𝜑𝐷 ∈ ℕ0)
dyadmax.6 (𝜑 → ¬ 𝐷 < 𝐶)
dyadmax.7 (𝜑 → ([,]‘(𝐴𝐹𝐶)) ⊆ ([,]‘(𝐵𝐹𝐷)))
Assertion
Ref Expression
dyadmaxlem (𝜑 → (𝐴 = 𝐵𝐶 = 𝐷))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐵   𝑥,𝐶,𝑦   𝑥,𝐴,𝑦   𝑥,𝐷,𝑦   𝑥,𝐹,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem dyadmaxlem
StepHypRef Expression
1 dyadmax.7 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ([,]‘(𝐴𝐹𝐶)) ⊆ ([,]‘(𝐵𝐹𝐷)))
2 dyadmax.2 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
3 dyadmax.4 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐶 ∈ ℕ0)
4 dyadmbl.1 . . . . . . . . . . . . 13 𝐹 = (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ0 ↦ ⟨(𝑥 / (2↑𝑦)), ((𝑥 + 1) / (2↑𝑦))⟩)
54dyadval 23266 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℕ0) → (𝐴𝐹𝐶) = ⟨(𝐴 / (2↑𝐶)), ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
62, 3, 5syl2anc 692 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐴𝐹𝐶) = ⟨(𝐴 / (2↑𝐶)), ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
76fveq2d 6152 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ([,]‘(𝐴𝐹𝐶)) = ([,]‘⟨(𝐴 / (2↑𝐶)), ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))⟩))
8 df-ov 6607 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))) = ([,]‘⟨(𝐴 / (2↑𝐶)), ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
97, 8syl6eqr 2673 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ([,]‘(𝐴𝐹𝐶)) = ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
10 dyadmax.3 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
11 dyadmax.5 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝐷 ∈ ℕ0)
124dyadss 23268 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℕ0𝐷 ∈ ℕ0)) → (([,]‘(𝐴𝐹𝐶)) ⊆ ([,]‘(𝐵𝐹𝐷)) → 𝐷𝐶))
132, 10, 3, 11, 12syl22anc 1324 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (([,]‘(𝐴𝐹𝐶)) ⊆ ([,]‘(𝐵𝐹𝐷)) → 𝐷𝐶))
141, 13mpd 15 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐷𝐶)
15 dyadmax.6 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ¬ 𝐷 < 𝐶)
1611nn0red 11296 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐷 ∈ ℝ)
173nn0red 11296 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐶 ∈ ℝ)
1816, 17eqleltd 10125 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐷 = 𝐶 ↔ (𝐷𝐶 ∧ ¬ 𝐷 < 𝐶)))
1914, 15, 18mpbir2and 956 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝐷 = 𝐶)
2019oveq2d 6620 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐵𝐹𝐷) = (𝐵𝐹𝐶))
214dyadval 23266 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℕ0) → (𝐵𝐹𝐶) = ⟨(𝐵 / (2↑𝐶)), ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
2210, 3, 21syl2anc 692 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐵𝐹𝐶) = ⟨(𝐵 / (2↑𝐶)), ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
2320, 22eqtrd 2655 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐵𝐹𝐷) = ⟨(𝐵 / (2↑𝐶)), ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
2423fveq2d 6152 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ([,]‘(𝐵𝐹𝐷)) = ([,]‘⟨(𝐵 / (2↑𝐶)), ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))⟩))
25 df-ov 6607 . . . . . . . . . 10 ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))) = ([,]‘⟨(𝐵 / (2↑𝐶)), ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
2624, 25syl6eqr 2673 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ([,]‘(𝐵𝐹𝐷)) = ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
271, 9, 263sstr3d 3626 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))) ⊆ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
282zred 11426 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
29 2nn 11129 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ ℕ
30 nnexpcl 12813 . . . . . . . . . . . 12 ((2 ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℕ0) → (2↑𝐶) ∈ ℕ)
3129, 3, 30sylancr 694 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (2↑𝐶) ∈ ℕ)
3228, 31nndivred 11013 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ)
3332rexrd 10033 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ*)
34 peano2re 10153 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 ∈ ℝ → (𝐴 + 1) ∈ ℝ)
3528, 34syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐴 + 1) ∈ ℝ)
3635, 31nndivred 11013 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ)
3736rexrd 10033 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ*)
3828lep1d 10899 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ≤ (𝐴 + 1))
3931nnred 10979 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (2↑𝐶) ∈ ℝ)
4031nngt0d 11008 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 0 < (2↑𝐶))
41 lediv1 10832 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℝ ∧ ((2↑𝐶) ∈ ℝ ∧ 0 < (2↑𝐶))) → (𝐴 ≤ (𝐴 + 1) ↔ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
4228, 35, 39, 40, 41syl112anc 1327 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴 ≤ (𝐴 + 1) ↔ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
4338, 42mpbid 222 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)))
44 ubicc2 12231 . . . . . . . . 9 (((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ* ∧ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ* ∧ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))) → ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
4533, 37, 43, 44syl3anc 1323 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
4627, 45sseldd 3584 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
4710zred 11426 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
4847, 31nndivred 11013 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐵 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ)
49 peano2re 10153 . . . . . . . . . 10 (𝐵 ∈ ℝ → (𝐵 + 1) ∈ ℝ)
5047, 49syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐵 + 1) ∈ ℝ)
5150, 31nndivred 11013 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ)
52 elicc2 12180 . . . . . . . 8 (((𝐵 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ) → (((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))) ↔ (((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∧ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)))))
5348, 51, 52syl2anc 692 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))) ↔ (((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∧ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)))))
5446, 53mpbid 222 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∧ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
5554simp3d 1073 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)))
56 lediv1 10832 . . . . . 6 (((𝐴 + 1) ∈ ℝ ∧ (𝐵 + 1) ∈ ℝ ∧ ((2↑𝐶) ∈ ℝ ∧ 0 < (2↑𝐶))) → ((𝐴 + 1) ≤ (𝐵 + 1) ↔ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
5735, 50, 39, 40, 56syl112anc 1327 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 + 1) ≤ (𝐵 + 1) ↔ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
5855, 57mpbird 247 . . . 4 (𝜑 → (𝐴 + 1) ≤ (𝐵 + 1))
59 1red 9999 . . . . 5 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
6028, 47, 59leadd1d 10565 . . . 4 (𝜑 → (𝐴𝐵 ↔ (𝐴 + 1) ≤ (𝐵 + 1)))
6158, 60mpbird 247 . . 3 (𝜑𝐴𝐵)
62 lbicc2 12230 . . . . . . . 8 (((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ* ∧ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ* ∧ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))) → (𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
6333, 37, 43, 62syl3anc 1323 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
6427, 63sseldd 3584 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
65 elicc2 12180 . . . . . . 7 (((𝐵 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ) → ((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))) ↔ ((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ (𝐴 / (2↑𝐶)) ∧ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)))))
6648, 51, 65syl2anc 692 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))) ↔ ((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ (𝐴 / (2↑𝐶)) ∧ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)))))
6764, 66mpbid 222 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ (𝐴 / (2↑𝐶)) ∧ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
6867simp2d 1072 . . . 4 (𝜑 → (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ (𝐴 / (2↑𝐶)))
69 lediv1 10832 . . . . 5 ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ ∧ ((2↑𝐶) ∈ ℝ ∧ 0 < (2↑𝐶))) → (𝐵𝐴 ↔ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ (𝐴 / (2↑𝐶))))
7047, 28, 39, 40, 69syl112anc 1327 . . . 4 (𝜑 → (𝐵𝐴 ↔ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ (𝐴 / (2↑𝐶))))
7168, 70mpbird 247 . . 3 (𝜑𝐵𝐴)
7228, 47letri3d 10123 . . 3 (𝜑 → (𝐴 = 𝐵 ↔ (𝐴𝐵𝐵𝐴)))
7361, 71, 72mpbir2and 956 . 2 (𝜑𝐴 = 𝐵)
7419eqcomd 2627 . 2 (𝜑𝐶 = 𝐷)
7573, 74jca 554 1 (𝜑 → (𝐴 = 𝐵𝐶 = 𝐷))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wss 3555  cop 4154   class class class wbr 4613  cfv 5847  (class class class)co 6604  cmpt2 6606  cr 9879  0cc0 9880  1c1 9881   + caddc 9883  *cxr 10017   < clt 10018  cle 10019   / cdiv 10628  cn 10964  2c2 11014  0cn0 11236  cz 11321  [,]cicc 12120  cexp 12800
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 4731  ax-sep 4741  ax-nul 4749  ax-pow 4803  ax-pr 4867  ax-un 6902  ax-inf2 8482  ax-cnex 9936  ax-resscn 9937  ax-1cn 9938  ax-icn 9939  ax-addcl 9940  ax-addrcl 9941  ax-mulcl 9942  ax-mulrcl 9943  ax-mulcom 9944  ax-addass 9945  ax-mulass 9946  ax-distr 9947  ax-i2m1 9948  ax-1ne0 9949  ax-1rid 9950  ax-rnegex 9951  ax-rrecex 9952  ax-cnre 9953  ax-pre-lttri 9954  ax-pre-lttrn 9955  ax-pre-ltadd 9956  ax-pre-mulgt0 9957  ax-pre-sup 9958
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-fal 1486  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 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3418  df-csb 3515  df-dif 3558  df-un 3560  df-in 3562  df-ss 3569  df-pss 3571  df-nul 3892  df-if 4059  df-pw 4132  df-sn 4149  df-pr 4151  df-tp 4153  df-op 4155  df-uni 4403  df-int 4441  df-iun 4487  df-br 4614  df-opab 4674  df-mpt 4675  df-tr 4713  df-eprel 4985  df-id 4989  df-po 4995  df-so 4996  df-fr 5033  df-se 5034  df-we 5035  df-xp 5080  df-rel 5081  df-cnv 5082  df-co 5083  df-dm 5084  df-rn 5085  df-res 5086  df-ima 5087  df-pred 5639  df-ord 5685  df-on 5686  df-lim 5687  df-suc 5688  df-iota 5810  df-fun 5849  df-fn 5850  df-f 5851  df-f1 5852  df-fo 5853  df-f1o 5854  df-fv 5855  df-isom 5856  df-riota 6565  df-ov 6607  df-oprab 6608  df-mpt2 6609  df-om 7013  df-1st 7113  df-2nd 7114  df-wrecs 7352  df-recs 7413  df-rdg 7451  df-1o 7505  df-oadd 7509  df-er 7687  df-map 7804  df-en 7900  df-dom 7901  df-sdom 7902  df-fin 7903  df-fi 8261  df-sup 8292  df-inf 8293  df-oi 8359  df-card 8709  df-pnf 10020  df-mnf 10021  df-xr 10022  df-ltxr 10023  df-le 10024  df-sub 10212  df-neg 10213  df-div 10629  df-nn 10965  df-2 11023  df-3 11024  df-n0 11237  df-z 11322  df-uz 11632  df-q 11733  df-rp 11777  df-xneg 11890  df-xadd 11891  df-xmul 11892  df-ioo 12121  df-ico 12123  df-icc 12124  df-fz 12269  df-fzo 12407  df-seq 12742  df-exp 12801  df-hash 13058  df-cj 13773  df-re 13774  df-im 13775  df-sqrt 13909  df-abs 13910  df-clim 14153  df-sum 14351  df-rest 16004  df-topgen 16025  df-psmet 19657  df-xmet 19658  df-met 19659  df-bl 19660  df-mopn 19661  df-top 20621  df-bases 20622  df-topon 20623  df-cmp 21100  df-ovol 23140
This theorem is referenced by:  dyadmax  23272
  Copyright terms: Public domain W3C validator