Theorem iccpartiun 43601

Description: A half-open interval of extended reals is the union of the parts of its partition. (Contributed by AV, 18-Jul-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
iccpartiun.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
iccpartiun.p	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ (RePart‘𝑀))

Assertion

Ref	Expression
iccpartiun	⊢ (𝜑 → ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀)) = ∪ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1))))

Distinct variable groups:   𝑖,𝑀   𝑃,𝑖   𝜑,𝑖

Proof of Theorem iccpartiun

Dummy variables 𝑗 𝑘 𝑝 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		iccpartiun.p	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ (RePart‘𝑀))
2		iccpartiun.m	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
3		iccelpart 43600	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → ∀𝑝 ∈ (RePart‘𝑀)(𝑥 ∈ ((𝑝‘0)[,)(𝑝‘𝑀)) → ∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑝‘𝑖)[,)(𝑝‘(𝑖 + 1)))))
4		fveq1 6671	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑝 = 𝑃 → (𝑝‘0) = (𝑃‘0))
5		fveq1 6671	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑝 = 𝑃 → (𝑝‘𝑀) = (𝑃‘𝑀))
6	4, 5	oveq12d 7176	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑝 = 𝑃 → ((𝑝‘0)[,)(𝑝‘𝑀)) = ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀)))
7	6	eleq2d 2900	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑝 = 𝑃 → (𝑥 ∈ ((𝑝‘0)[,)(𝑝‘𝑀)) ↔ 𝑥 ∈ ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀))))
8		fveq1 6671	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑝 = 𝑃 → (𝑝‘𝑖) = (𝑃‘𝑖))
9		fveq1 6671	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑝 = 𝑃 → (𝑝‘(𝑖 + 1)) = (𝑃‘(𝑖 + 1)))
10	8, 9	oveq12d 7176	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑝 = 𝑃 → ((𝑝‘𝑖)[,)(𝑝‘(𝑖 + 1))) = ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1))))
11	10	eleq2d 2900	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑝 = 𝑃 → (𝑥 ∈ ((𝑝‘𝑖)[,)(𝑝‘(𝑖 + 1))) ↔ 𝑥 ∈ ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1)))))
12	11	rexbidv 3299	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑝 = 𝑃 → (∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑝‘𝑖)[,)(𝑝‘(𝑖 + 1))) ↔ ∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1)))))
13	7, 12	imbi12d 347	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑝 = 𝑃 → ((𝑥 ∈ ((𝑝‘0)[,)(𝑝‘𝑀)) → ∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑝‘𝑖)[,)(𝑝‘(𝑖 + 1)))) ↔ (𝑥 ∈ ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀)) → ∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1))))))
14	13	rspcva 3623	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ (RePart‘𝑀) ∧ ∀𝑝 ∈ (RePart‘𝑀)(𝑥 ∈ ((𝑝‘0)[,)(𝑝‘𝑀)) → ∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑝‘𝑖)[,)(𝑝‘(𝑖 + 1))))) → (𝑥 ∈ ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀)) → ∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1)))))
15	14	expcom 416	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑝 ∈ (RePart‘𝑀)(𝑥 ∈ ((𝑝‘0)[,)(𝑝‘𝑀)) → ∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑝‘𝑖)[,)(𝑝‘(𝑖 + 1)))) → (𝑃 ∈ (RePart‘𝑀) → (𝑥 ∈ ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀)) → ∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1))))))
16	2, 3, 15	3syl 18	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑃 ∈ (RePart‘𝑀) → (𝑥 ∈ ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀)) → ∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1))))))
17	1, 16	mpd 15	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀)) → ∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1)))))
18		nnnn0 11907	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℕ0)
19		0elfz 13007	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ0 → 0 ∈ (0...𝑀))
20	2, 18, 19	3syl 18	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ (0...𝑀))
21	2, 1, 20	iccpartxr 43586	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑃‘0) ∈ ℝ*)
22		nn0fz0 13008	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ0 ↔ 𝑀 ∈ (0...𝑀))
23	22	biimpi 218	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ0 → 𝑀 ∈ (0...𝑀))
24	2, 18, 23	3syl 18	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (0...𝑀))
25	2, 1, 24	iccpartxr 43586	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑃‘𝑀) ∈ ℝ*)
26	21, 25	jca 514	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝑃‘0) ∈ ℝ* ∧ (𝑃‘𝑀) ∈ ℝ*))
27	26	adantr 483	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → ((𝑃‘0) ∈ ℝ* ∧ (𝑃‘𝑀) ∈ ℝ*))
28		elfzofz 13056	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → 𝑖 ∈ (0...𝑀))
29	2, 1	iccpartgel 43596	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ∀𝑗 ∈ (0...𝑀)(𝑃‘0) ≤ (𝑃‘𝑗))
30		fveq2 6672	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 = 𝑖 → (𝑃‘𝑗) = (𝑃‘𝑖))
31	30	breq2d 5080	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 = 𝑖 → ((𝑃‘0) ≤ (𝑃‘𝑗) ↔ (𝑃‘0) ≤ (𝑃‘𝑖)))
32	31	rspcva 3623	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ ∀𝑗 ∈ (0...𝑀)(𝑃‘0) ≤ (𝑃‘𝑗)) → (𝑃‘0) ≤ (𝑃‘𝑖))
33	28, 29, 32	syl2anr 598	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (𝑃‘0) ≤ (𝑃‘𝑖))
34		fzofzp1 13137	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → (𝑖 + 1) ∈ (0...𝑀))
35	2, 1	iccpartleu 43595	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (0...𝑀)(𝑃‘𝑘) ≤ (𝑃‘𝑀))
36		fveq2 6672	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 = (𝑖 + 1) → (𝑃‘𝑘) = (𝑃‘(𝑖 + 1)))
37	36	breq1d 5078	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 = (𝑖 + 1) → ((𝑃‘𝑘) ≤ (𝑃‘𝑀) ↔ (𝑃‘(𝑖 + 1)) ≤ (𝑃‘𝑀)))
38	37	rspcva 3623	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑖 + 1) ∈ (0...𝑀) ∧ ∀𝑘 ∈ (0...𝑀)(𝑃‘𝑘) ≤ (𝑃‘𝑀)) → (𝑃‘(𝑖 + 1)) ≤ (𝑃‘𝑀))
39	34, 35, 38	syl2anr 598	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (𝑃‘(𝑖 + 1)) ≤ (𝑃‘𝑀))
40		icossico 12809	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑃‘0) ∈ ℝ* ∧ (𝑃‘𝑀) ∈ ℝ*) ∧ ((𝑃‘0) ≤ (𝑃‘𝑖) ∧ (𝑃‘(𝑖 + 1)) ≤ (𝑃‘𝑀))) → ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1))) ⊆ ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀)))
41	27, 33, 39, 40	syl12anc 834	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1))) ⊆ ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀)))
42	41	sseld 3968	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (𝑥 ∈ ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1))) → 𝑥 ∈ ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀))))
43	42	rexlimdva 3286	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1))) → 𝑥 ∈ ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀))))
44	17, 43	impbid 214	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀)) ↔ ∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1)))))
45		eliun 4925	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ ∪ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1))) ↔ ∃𝑖 ∈ (0..^𝑀)𝑥 ∈ ((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1))))
46	44, 45	syl6bbr 291	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀)) ↔ 𝑥 ∈ ∪ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1)))))
47	46	eqrdv 2821	1 ⊢ (𝜑 → ((𝑃‘0)[,)(𝑃‘𝑀)) = ∪ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)((𝑃‘𝑖)[,)(𝑃‘(𝑖 + 1))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 398   = wceq 1537   ∈ wcel 2114  ∀wral 3140  ∃wrex 3141   ⊆ wss 3938  ∪ ciun 4921   class class class wbr 5068  ‘cfv 6357  (class class class)co 7158  0cc0 10539  1c1 10540   + caddc 10542  ℝ^*cxr 10676   ≤ cle 10678  ℕcn 11640  ℕ₀cn0 11900  [,)cico 12743  ...cfz 12895  ..^cfzo 13036  RePartciccp 43580

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2795  ax-sep 5205  ax-nul 5212  ax-pow 5268  ax-pr 5332  ax-un 7463  ax-cnex 10595  ax-resscn 10596  ax-1cn 10597  ax-icn 10598  ax-addcl 10599  ax-addrcl 10600  ax-mulcl 10601  ax-mulrcl 10602  ax-mulcom 10603  ax-addass 10604  ax-mulass 10605  ax-distr 10606  ax-i2m1 10607  ax-1ne0 10608  ax-1rid 10609  ax-rnegex 10610  ax-rrecex 10611  ax-cnre 10612  ax-pre-lttri 10613  ax-pre-lttrn 10614  ax-pre-ltadd 10615  ax-pre-mulgt0 10616

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2654  df-clab 2802  df-cleq 2816  df-clel 2895  df-nfc 2965  df-ne 3019  df-nel 3126  df-ral 3145  df-rex 3146  df-reu 3147  df-rab 3149  df-v 3498  df-sbc 3775  df-csb 3886  df-dif 3941  df-un 3943  df-in 3945  df-ss 3954  df-pss 3956  df-nul 4294  df-if 4470  df-pw 4543  df-sn 4570  df-pr 4572  df-tp 4574  df-op 4576  df-uni 4841  df-iun 4923  df-br 5069  df-opab 5131  df-mpt 5149  df-tr 5175  df-id 5462  df-eprel 5467  df-po 5476  df-so 5477  df-fr 5516  df-we 5518  df-xp 5563  df-rel 5564  df-cnv 5565  df-co 5566  df-dm 5567  df-rn 5568  df-res 5569  df-ima 5570  df-pred 6150  df-ord 6196  df-on 6197  df-lim 6198  df-suc 6199  df-iota 6316  df-fun 6359  df-fn 6360  df-f 6361  df-f1 6362  df-fo 6363  df-f1o 6364  df-fv 6365  df-riota 7116  df-ov 7161  df-oprab 7162  df-mpo 7163  df-om 7583  df-1st 7691  df-2nd 7692  df-wrecs 7949  df-recs 8010  df-rdg 8048  df-er 8291  df-map 8410  df-en 8512  df-dom 8513  df-sdom 8514  df-pnf 10679  df-mnf 10680  df-xr 10681  df-ltxr 10682  df-le 10683  df-sub 10874  df-neg 10875  df-nn 11641  df-2 11703  df-n0 11901  df-z 11985  df-uz 12247  df-ico 12747  df-fz 12896  df-fzo 13037  df-iccp 43581

This theorem is referenced by: (None)