Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  fzopredsuc Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fzopredsuc 40646
Description: Join a predecessor and a successor to the beginning and the end of an open integer interval. This theorem holds even if 𝑁 = 𝑀 (then (𝑀...𝑁) = {𝑀} = ({𝑀} ∪ ∅) ∪ {𝑀}). (Contributed by AV, 14-Jul-2020.)
Assertion
Ref Expression
fzopredsuc (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}))

Proof of Theorem fzopredsuc
StepHypRef Expression
1 unidm 3736 . . . . . 6 ({𝑁} ∪ {𝑁}) = {𝑁}
21eqcomi 2630 . . . . 5 {𝑁} = ({𝑁} ∪ {𝑁})
3 oveq1 6614 . . . . . 6 (𝑀 = 𝑁 → (𝑀...𝑁) = (𝑁...𝑁))
4 fzsn 12328 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁...𝑁) = {𝑁})
53, 4sylan9eqr 2677 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = 𝑁) → (𝑀...𝑁) = {𝑁})
6 sneq 4160 . . . . . . . 8 (𝑀 = 𝑁 → {𝑀} = {𝑁})
7 oveq1 6614 . . . . . . . . 9 (𝑀 = 𝑁 → (𝑀 + 1) = (𝑁 + 1))
87oveq1d 6622 . . . . . . . 8 (𝑀 = 𝑁 → ((𝑀 + 1)..^𝑁) = ((𝑁 + 1)..^𝑁))
96, 8uneq12d 3748 . . . . . . 7 (𝑀 = 𝑁 → ({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) = ({𝑁} ∪ ((𝑁 + 1)..^𝑁)))
109uneq1d 3746 . . . . . 6 (𝑀 = 𝑁 → (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}) = (({𝑁} ∪ ((𝑁 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}))
11 zre 11328 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℝ)
1211lep1d 10902 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ≤ (𝑁 + 1))
13 peano2z 11365 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 + 1) ∈ ℤ)
1413zred 11429 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 + 1) ∈ ℝ)
1511, 14lenltd 10130 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 ≤ (𝑁 + 1) ↔ ¬ (𝑁 + 1) < 𝑁))
1612, 15mpbid 222 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → ¬ (𝑁 + 1) < 𝑁)
17 fzonlt0 12435 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (¬ (𝑁 + 1) < 𝑁 ↔ ((𝑁 + 1)..^𝑁) = ∅))
1813, 17mpancom 702 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → (¬ (𝑁 + 1) < 𝑁 ↔ ((𝑁 + 1)..^𝑁) = ∅))
1916, 18mpbid 222 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁 + 1)..^𝑁) = ∅)
2019uneq2d 3747 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℤ → ({𝑁} ∪ ((𝑁 + 1)..^𝑁)) = ({𝑁} ∪ ∅))
21 un0 3941 . . . . . . . 8 ({𝑁} ∪ ∅) = {𝑁}
2220, 21syl6eq 2671 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℤ → ({𝑁} ∪ ((𝑁 + 1)..^𝑁)) = {𝑁})
2322uneq1d 3746 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → (({𝑁} ∪ ((𝑁 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}) = ({𝑁} ∪ {𝑁}))
2410, 23sylan9eqr 2677 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = 𝑁) → (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}) = ({𝑁} ∪ {𝑁}))
252, 5, 243eqtr4a 2681 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = 𝑁) → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}))
2625ex 450 . . 3 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑀 = 𝑁 → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁})))
27 eluzelz 11644 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑁 ∈ ℤ)
2826, 27syl11 33 . 2 (𝑀 = 𝑁 → (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁})))
29 fzisfzounsn 12523 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → (𝑀...𝑁) = ((𝑀..^𝑁) ∪ {𝑁}))
3029adantl 482 . . . 4 ((¬ 𝑀 = 𝑁𝑁 ∈ (ℤ𝑀)) → (𝑀...𝑁) = ((𝑀..^𝑁) ∪ {𝑁}))
31 eluz2 11640 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) ↔ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁))
32 simpl1 1062 . . . . . . . . . 10 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) ∧ ¬ 𝑀 = 𝑁) → 𝑀 ∈ ℤ)
33 simpl2 1063 . . . . . . . . . 10 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) ∧ ¬ 𝑀 = 𝑁) → 𝑁 ∈ ℤ)
34 nesym 2846 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁𝑀 ↔ ¬ 𝑀 = 𝑁)
35 zre 11328 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ ℝ)
36 ltlen 10085 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑁 ∈ ℝ) → (𝑀 < 𝑁 ↔ (𝑀𝑁𝑁𝑀)))
3735, 11, 36syl2an 494 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 < 𝑁 ↔ (𝑀𝑁𝑁𝑀)))
3837biimprd 238 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀𝑁𝑁𝑀) → 𝑀 < 𝑁))
3938exp4b 631 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑀 ∈ ℤ → (𝑁 ∈ ℤ → (𝑀𝑁 → (𝑁𝑀𝑀 < 𝑁))))
40393imp 1254 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) → (𝑁𝑀𝑀 < 𝑁))
4134, 40syl5bir 233 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) → (¬ 𝑀 = 𝑁𝑀 < 𝑁))
4241imp 445 . . . . . . . . . 10 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) ∧ ¬ 𝑀 = 𝑁) → 𝑀 < 𝑁)
4332, 33, 423jca 1240 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) ∧ ¬ 𝑀 = 𝑁) → (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 < 𝑁))
4443ex 450 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) → (¬ 𝑀 = 𝑁 → (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 < 𝑁)))
4531, 44sylbi 207 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → (¬ 𝑀 = 𝑁 → (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 < 𝑁)))
4645impcom 446 . . . . . 6 ((¬ 𝑀 = 𝑁𝑁 ∈ (ℤ𝑀)) → (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 < 𝑁))
47 fzopred 40645 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 < 𝑁) → (𝑀..^𝑁) = ({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)))
4846, 47syl 17 . . . . 5 ((¬ 𝑀 = 𝑁𝑁 ∈ (ℤ𝑀)) → (𝑀..^𝑁) = ({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)))
4948uneq1d 3746 . . . 4 ((¬ 𝑀 = 𝑁𝑁 ∈ (ℤ𝑀)) → ((𝑀..^𝑁) ∪ {𝑁}) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}))
5030, 49eqtrd 2655 . . 3 ((¬ 𝑀 = 𝑁𝑁 ∈ (ℤ𝑀)) → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}))
5150ex 450 . 2 𝑀 = 𝑁 → (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁})))
5228, 51pm2.61i 176 1 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  cun 3554  c0 3893  {csn 4150   class class class wbr 4615  cfv 5849  (class class class)co 6607  cr 9882  1c1 9884   + caddc 9886   < clt 10021  cle 10022  cz 11324  cuz 11634  ...cfz 12271  ..^cfzo 12409
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-sep 4743  ax-nul 4751  ax-pow 4805  ax-pr 4869  ax-un 6905  ax-cnex 9939  ax-resscn 9940  ax-1cn 9941  ax-icn 9942  ax-addcl 9943  ax-addrcl 9944  ax-mulcl 9945  ax-mulrcl 9946  ax-mulcom 9947  ax-addass 9948  ax-mulass 9949  ax-distr 9950  ax-i2m1 9951  ax-1ne0 9952  ax-1rid 9953  ax-rnegex 9954  ax-rrecex 9955  ax-cnre 9956  ax-pre-lttri 9957  ax-pre-lttrn 9958  ax-pre-ltadd 9959  ax-pre-mulgt0 9960
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 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3419  df-csb 3516  df-dif 3559  df-un 3561  df-in 3563  df-ss 3570  df-pss 3572  df-nul 3894  df-if 4061  df-pw 4134  df-sn 4151  df-pr 4153  df-tp 4155  df-op 4157  df-uni 4405  df-iun 4489  df-br 4616  df-opab 4676  df-mpt 4677  df-tr 4715  df-eprel 4987  df-id 4991  df-po 4997  df-so 4998  df-fr 5035  df-we 5037  df-xp 5082  df-rel 5083  df-cnv 5084  df-co 5085  df-dm 5086  df-rn 5087  df-res 5088  df-ima 5089  df-pred 5641  df-ord 5687  df-on 5688  df-lim 5689  df-suc 5690  df-iota 5812  df-fun 5851  df-fn 5852  df-f 5853  df-f1 5854  df-fo 5855  df-f1o 5856  df-fv 5857  df-riota 6568  df-ov 6610  df-oprab 6611  df-mpt2 6612  df-om 7016  df-1st 7116  df-2nd 7117  df-wrecs 7355  df-recs 7416  df-rdg 7454  df-er 7690  df-en 7903  df-dom 7904  df-sdom 7905  df-pnf 10023  df-mnf 10024  df-xr 10025  df-ltxr 10026  df-le 10027  df-sub 10215  df-neg 10216  df-nn 10968  df-n0 11240  df-z 11325  df-uz 11635  df-fz 12272  df-fzo 12410
This theorem is referenced by:  1fzopredsuc  40647
  Copyright terms: Public domain W3C validator