MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  vdwnnlem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem vdwnnlem1 15872
Description: Corollary of vdw 15871, and lemma for vdwnn 15875. If 𝐹 is a coloring of the integers, then there are arbitrarily long monochromatic APs in 𝐹. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Sep-2014.)
Assertion
Ref Expression
vdwnnlem1 ((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
Distinct variable groups:   𝑎,𝑑,𝑚,𝑐,𝐾   𝑅,𝑎,𝑐,𝑑   𝐹,𝑎,𝑐,𝑑,𝑚
Allowed substitution hint:   𝑅(𝑚)

Proof of Theorem vdwnnlem1
Dummy variables 𝑓 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 vdw 15871 . . 3 ((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ∃𝑛 ∈ ℕ ∀𝑓 ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛))∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}))
213adant2 1123 . 2 ((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) → ∃𝑛 ∈ ℕ ∀𝑓 ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛))∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}))
3 simpl2 1206 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐹:ℕ⟶𝑅)
4 fzssuz 12546 . . . . . . . 8 (1...𝑛) ⊆ (ℤ‘1)
5 nnuz 11887 . . . . . . . 8 ℕ = (ℤ‘1)
64, 5sseqtr4i 3767 . . . . . . 7 (1...𝑛) ⊆ ℕ
7 fssres 6219 . . . . . . 7 ((𝐹:ℕ⟶𝑅 ∧ (1...𝑛) ⊆ ℕ) → (𝐹 ↾ (1...𝑛)):(1...𝑛)⟶𝑅)
83, 6, 7sylancl 697 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹 ↾ (1...𝑛)):(1...𝑛)⟶𝑅)
9 simpl1 1204 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑅 ∈ Fin)
10 ovex 6829 . . . . . . 7 (1...𝑛) ∈ V
11 elmapg 8024 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Fin ∧ (1...𝑛) ∈ V) → ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛)) ↔ (𝐹 ↾ (1...𝑛)):(1...𝑛)⟶𝑅))
129, 10, 11sylancl 697 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛)) ↔ (𝐹 ↾ (1...𝑛)):(1...𝑛)⟶𝑅))
138, 12mpbird 247 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹 ↾ (1...𝑛)) ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛)))
14 cnveq 5439 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)) → 𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)))
1514imaeq1d 5611 . . . . . . . . . 10 (𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)) → (𝑓 “ {𝑐}) = ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}))
1615eleq2d 2813 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)) → ((𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) ↔ (𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐})))
1716ralbidv 3112 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)) → (∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) ↔ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐})))
18172rexbidv 3183 . . . . . . 7 (𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)) → (∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) ↔ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐})))
1918rexbidv 3178 . . . . . 6 (𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)) → (∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) ↔ ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐})))
2019rspcv 3433 . . . . 5 ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛)) → (∀𝑓 ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛))∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐})))
2113, 20syl 17 . . . 4 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (∀𝑓 ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛))∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐})))
22 resss 5568 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ↾ (1...𝑛)) ⊆ 𝐹
23 cnvss 5438 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) ⊆ 𝐹(𝐹 ↾ (1...𝑛)) ⊆ 𝐹)
24 imass1 5646 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) ⊆ 𝐹 → ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) ⊆ (𝐹 “ {𝑐}))
2522, 23, 24mp2b 10 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) ⊆ (𝐹 “ {𝑐})
2625sseli 3728 . . . . . . . 8 ((𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) → (𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
2726ralimi 3078 . . . . . . 7 (∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) → ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
2827reximi 3137 . . . . . 6 (∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) → ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
2928reximi 3137 . . . . 5 (∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) → ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
3029reximi 3137 . . . 4 (∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
3121, 30syl6 35 . . 3 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (∀𝑓 ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛))∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
3231rexlimdva 3157 . 2 ((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) → (∃𝑛 ∈ ℕ ∀𝑓 ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛))∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
332, 32mpd 15 1 ((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1072   = wceq 1620  wcel 2127  wral 3038  wrex 3039  Vcvv 3328  wss 3703  {csn 4309  ccnv 5253  cres 5256  cima 5257  wf 6033  cfv 6037  (class class class)co 6801  𝑚 cmap 8011  Fincfn 8109  0cc0 10099  1c1 10100   + caddc 10102   · cmul 10104  cmin 10429  cn 11183  0cn0 11455  cuz 11850  ...cfz 12490
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1859  ax-4 1874  ax-5 1976  ax-6 2042  ax-7 2078  ax-8 2129  ax-9 2136  ax-10 2156  ax-11 2171  ax-12 2184  ax-13 2379  ax-ext 2728  ax-rep 4911  ax-sep 4921  ax-nul 4929  ax-pow 4980  ax-pr 5043  ax-un 7102  ax-cnex 10155  ax-resscn 10156  ax-1cn 10157  ax-icn 10158  ax-addcl 10159  ax-addrcl 10160  ax-mulcl 10161  ax-mulrcl 10162  ax-mulcom 10163  ax-addass 10164  ax-mulass 10165  ax-distr 10166  ax-i2m1 10167  ax-1ne0 10168  ax-1rid 10169  ax-rnegex 10170  ax-rrecex 10171  ax-cnre 10172  ax-pre-lttri 10173  ax-pre-lttrn 10174  ax-pre-ltadd 10175  ax-pre-mulgt0 10176
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1623  df-ex 1842  df-nf 1847  df-sb 2035  df-eu 2599  df-mo 2600  df-clab 2735  df-cleq 2741  df-clel 2744  df-nfc 2879  df-ne 2921  df-nel 3024  df-ral 3043  df-rex 3044  df-reu 3045  df-rmo 3046  df-rab 3047  df-v 3330  df-sbc 3565  df-csb 3663  df-dif 3706  df-un 3708  df-in 3710  df-ss 3717  df-pss 3719  df-nul 4047  df-if 4219  df-pw 4292  df-sn 4310  df-pr 4312  df-tp 4314  df-op 4316  df-uni 4577  df-int 4616  df-iun 4662  df-br 4793  df-opab 4853  df-mpt 4870  df-tr 4893  df-id 5162  df-eprel 5167  df-po 5175  df-so 5176  df-fr 5213  df-we 5215  df-xp 5260  df-rel 5261  df-cnv 5262  df-co 5263  df-dm 5264  df-rn 5265  df-res 5266  df-ima 5267  df-pred 5829  df-ord 5875  df-on 5876  df-lim 5877  df-suc 5878  df-iota 6000  df-fun 6039  df-fn 6040  df-f 6041  df-f1 6042  df-fo 6043  df-f1o 6044  df-fv 6045  df-riota 6762  df-ov 6804  df-oprab 6805  df-mpt2 6806  df-om 7219  df-1st 7321  df-2nd 7322  df-wrecs 7564  df-recs 7625  df-rdg 7663  df-1o 7717  df-2o 7718  df-oadd 7721  df-er 7899  df-map 8013  df-pm 8014  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-fin 8113  df-card 8926  df-cda 9153  df-pnf 10239  df-mnf 10240  df-xr 10241  df-ltxr 10242  df-le 10243  df-sub 10431  df-neg 10432  df-nn 11184  df-2 11242  df-n0 11456  df-xnn0 11527  df-z 11541  df-uz 11851  df-rp 11997  df-fz 12491  df-hash 13283  df-vdwap 15845  df-vdwmc 15846  df-vdwpc 15847
This theorem is referenced by:  vdwnnlem3  15874
  Copyright terms: Public domain W3C validator