Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  uzfissfz Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem uzfissfz 39037
Description: For any finite subset of the upper integers, there is a finite set of sequential integers that includes it. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
uzfissfz.m (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
uzfissfz.z 𝑍 = (ℤ𝑀)
uzfissfz.a (𝜑𝐴𝑍)
uzfissfz.fi (𝜑𝐴 ∈ Fin)
Assertion
Ref Expression
uzfissfz (𝜑 → ∃𝑘𝑍 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑘))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝑀   𝑘,𝑍
Allowed substitution hint:   𝜑(𝑘)

Proof of Theorem uzfissfz
Dummy variables 𝑗 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 uzfissfz.m . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
2 uzid 11654 . . . . . 6 (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ (ℤ𝑀))
31, 2syl 17 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ (ℤ𝑀))
4 uzfissfz.z . . . . . . 7 𝑍 = (ℤ𝑀)
54a1i 11 . . . . . 6 (𝜑𝑍 = (ℤ𝑀))
65eqcomd 2627 . . . . 5 (𝜑 → (ℤ𝑀) = 𝑍)
73, 6eleqtrd 2700 . . . 4 (𝜑𝑀𝑍)
87adantr 481 . . 3 ((𝜑𝐴 = ∅) → 𝑀𝑍)
9 id 22 . . . . 5 (𝐴 = ∅ → 𝐴 = ∅)
10 0ss 3949 . . . . . 6 ∅ ⊆ (𝑀...𝑀)
1110a1i 11 . . . . 5 (𝐴 = ∅ → ∅ ⊆ (𝑀...𝑀))
129, 11eqsstrd 3623 . . . 4 (𝐴 = ∅ → 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑀))
1312adantl 482 . . 3 ((𝜑𝐴 = ∅) → 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑀))
14 oveq2 6618 . . . . 5 (𝑘 = 𝑀 → (𝑀...𝑘) = (𝑀...𝑀))
1514sseq2d 3617 . . . 4 (𝑘 = 𝑀 → (𝐴 ⊆ (𝑀...𝑘) ↔ 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑀)))
1615rspcev 3298 . . 3 ((𝑀𝑍𝐴 ⊆ (𝑀...𝑀)) → ∃𝑘𝑍 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑘))
178, 13, 16syl2anc 692 . 2 ((𝜑𝐴 = ∅) → ∃𝑘𝑍 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑘))
18 uzfissfz.a . . . . 5 (𝜑𝐴𝑍)
1918adantr 481 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) → 𝐴𝑍)
20 uzssz 11659 . . . . . . . . 9 (ℤ𝑀) ⊆ ℤ
214, 20eqsstri 3619 . . . . . . . 8 𝑍 ⊆ ℤ
2221a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑𝑍 ⊆ ℤ)
2318, 22sstrd 3597 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ⊆ ℤ)
2423adantr 481 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) → 𝐴 ⊆ ℤ)
259necon3bi 2816 . . . . . 6 𝐴 = ∅ → 𝐴 ≠ ∅)
2625adantl 482 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) → 𝐴 ≠ ∅)
27 uzfissfz.fi . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ Fin)
2827adantr 481 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) → 𝐴 ∈ Fin)
29 suprfinzcl 11444 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐴 ∈ Fin) → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
3024, 26, 28, 29syl3anc 1323 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
3119, 30sseldd 3588 . . 3 ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝑍)
321ad2antrr 761 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) ∧ 𝑗𝐴) → 𝑀 ∈ ℤ)
3321, 31sseldi 3585 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℤ)
3433adantr 481 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) ∧ 𝑗𝐴) → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℤ)
3524sselda 3587 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) ∧ 𝑗𝐴) → 𝑗 ∈ ℤ)
3632, 34, 353jca 1240 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) ∧ 𝑗𝐴) → (𝑀 ∈ ℤ ∧ sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ 𝑗 ∈ ℤ))
3718sselda 3587 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝐴) → 𝑗𝑍)
384a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝐴) → 𝑍 = (ℤ𝑀))
3937, 38eleqtrd 2700 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝐴) → 𝑗 ∈ (ℤ𝑀))
40 eluzle 11652 . . . . . . . . 9 (𝑗 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑀𝑗)
4139, 40syl 17 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝐴) → 𝑀𝑗)
4241adantlr 750 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) ∧ 𝑗𝐴) → 𝑀𝑗)
43 zssre 11336 . . . . . . . . . 10 ℤ ⊆ ℝ
4423, 43syl6ss 3599 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
4544ad2antrr 761 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) ∧ 𝑗𝐴) → 𝐴 ⊆ ℝ)
4626adantr 481 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) ∧ 𝑗𝐴) → 𝐴 ≠ ∅)
47 fimaxre2 10921 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ∈ Fin) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥)
4844, 27, 47syl2anc 692 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥)
4948ad2antrr 761 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) ∧ 𝑗𝐴) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥)
50 simpr 477 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) ∧ 𝑗𝐴) → 𝑗𝐴)
51 suprub 10936 . . . . . . . 8 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥) ∧ 𝑗𝐴) → 𝑗 ≤ sup(𝐴, ℝ, < ))
5245, 46, 49, 50, 51syl31anc 1326 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) ∧ 𝑗𝐴) → 𝑗 ≤ sup(𝐴, ℝ, < ))
5336, 42, 52jca32 557 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) ∧ 𝑗𝐴) → ((𝑀 ∈ ℤ ∧ sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝑀𝑗𝑗 ≤ sup(𝐴, ℝ, < ))))
54 elfz2 12283 . . . . . 6 (𝑗 ∈ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < )) ↔ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝑀𝑗𝑗 ≤ sup(𝐴, ℝ, < ))))
5553, 54sylibr 224 . . . . 5 (((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) ∧ 𝑗𝐴) → 𝑗 ∈ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < )))
5655ralrimiva 2961 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) → ∀𝑗𝐴 𝑗 ∈ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < )))
57 dfss3 3577 . . . 4 (𝐴 ⊆ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < )) ↔ ∀𝑗𝐴 𝑗 ∈ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < )))
5856, 57sylibr 224 . . 3 ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) → 𝐴 ⊆ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < )))
59 oveq2 6618 . . . . 5 (𝑘 = sup(𝐴, ℝ, < ) → (𝑀...𝑘) = (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < )))
6059sseq2d 3617 . . . 4 (𝑘 = sup(𝐴, ℝ, < ) → (𝐴 ⊆ (𝑀...𝑘) ↔ 𝐴 ⊆ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < ))))
6160rspcev 3298 . . 3 ((sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝑍𝐴 ⊆ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < ))) → ∃𝑘𝑍 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑘))
6231, 58, 61syl2anc 692 . 2 ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = ∅) → ∃𝑘𝑍 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑘))
6317, 62pm2.61dan 831 1 (𝜑 → ∃𝑘𝑍 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑘))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  wral 2907  wrex 2908  wss 3559  c0 3896   class class class wbr 4618  cfv 5852  (class class class)co 6610  Fincfn 7907  supcsup 8298  cr 9887   < clt 10026  cle 10027  cz 11329  cuz 11639  ...cfz 12276
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 4746  ax-nul 4754  ax-pow 4808  ax-pr 4872  ax-un 6909  ax-cnex 9944  ax-resscn 9945  ax-1cn 9946  ax-icn 9947  ax-addcl 9948  ax-addrcl 9949  ax-mulcl 9950  ax-mulrcl 9951  ax-mulcom 9952  ax-addass 9953  ax-mulass 9954  ax-distr 9955  ax-i2m1 9956  ax-1ne0 9957  ax-1rid 9958  ax-rnegex 9959  ax-rrecex 9960  ax-cnre 9961  ax-pre-lttri 9962  ax-pre-lttrn 9963  ax-pre-ltadd 9964  ax-pre-mulgt0 9965  ax-pre-sup 9966
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-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3191  df-sbc 3422  df-csb 3519  df-dif 3562  df-un 3564  df-in 3566  df-ss 3573  df-pss 3575  df-nul 3897  df-if 4064  df-pw 4137  df-sn 4154  df-pr 4156  df-tp 4158  df-op 4160  df-uni 4408  df-iun 4492  df-br 4619  df-opab 4679  df-mpt 4680  df-tr 4718  df-eprel 4990  df-id 4994  df-po 5000  df-so 5001  df-fr 5038  df-we 5040  df-xp 5085  df-rel 5086  df-cnv 5087  df-co 5088  df-dm 5089  df-rn 5090  df-res 5091  df-ima 5092  df-pred 5644  df-ord 5690  df-on 5691  df-lim 5692  df-suc 5693  df-iota 5815  df-fun 5854  df-fn 5855  df-f 5856  df-f1 5857  df-fo 5858  df-f1o 5859  df-fv 5860  df-riota 6571  df-ov 6613  df-oprab 6614  df-mpt2 6615  df-om 7020  df-1st 7120  df-2nd 7121  df-wrecs 7359  df-recs 7420  df-rdg 7458  df-1o 7512  df-er 7694  df-en 7908  df-dom 7909  df-sdom 7910  df-fin 7911  df-sup 8300  df-pnf 10028  df-mnf 10029  df-xr 10030  df-ltxr 10031  df-le 10032  df-sub 10220  df-neg 10221  df-nn 10973  df-n0 11245  df-z 11330  df-uz 11640  df-fz 12277
This theorem is referenced by:  sge0uzfsumgt  39994  sge0seq  39996  sge0reuz  39997  carageniuncllem2  40069  caratheodorylem2  40074
  Copyright terms: Public domain W3C validator