MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  vdwnnlem3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem vdwnnlem3 16321
Description: Lemma for vdwnn 16322. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Sep-2014.) (Proof shortened by AV, 27-Sep-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
vdwnn.1 (𝜑𝑅 ∈ Fin)
vdwnn.2 (𝜑𝐹:ℕ⟶𝑅)
vdwnn.3 𝑆 = {𝑘 ∈ ℕ ∣ ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝑘 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})}
vdwnn.4 (𝜑 → ∀𝑐𝑅 𝑆 ≠ ∅)
Assertion
Ref Expression
vdwnnlem3 ¬ 𝜑
Distinct variable groups:   𝑎,𝑑,𝑘,𝑚,𝑐   𝜑,𝑎,𝑐,𝑑   𝑅,𝑎,𝑐,𝑑   𝐹,𝑎   𝑘,𝑐,𝐹,𝑑,𝑚   𝑆,𝑎,𝑑,𝑘,𝑚
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘,𝑚)   𝑅(𝑘,𝑚)   𝑆(𝑐)

Proof of Theorem vdwnnlem3
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 vdwnn.1 . . 3 (𝜑𝑅 ∈ Fin)
2 vdwnn.3 . . . . . . 7 𝑆 = {𝑘 ∈ ℕ ∣ ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝑘 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})}
32ssrab3 4054 . . . . . 6 𝑆 ⊆ ℕ
4 nnuz 12269 . . . . . . . 8 ℕ = (ℤ‘1)
53, 4sseqtri 4000 . . . . . . 7 𝑆 ⊆ (ℤ‘1)
6 vdwnn.4 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑐𝑅 𝑆 ≠ ∅)
76r19.21bi 3205 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐𝑅) → 𝑆 ≠ ∅)
8 infssuzcl 12320 . . . . . . 7 ((𝑆 ⊆ (ℤ‘1) ∧ 𝑆 ≠ ∅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑆)
95, 7, 8sylancr 587 . . . . . 6 ((𝜑𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑆)
103, 9sseldi 3962 . . . . 5 ((𝜑𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℕ)
1110nnred 11641 . . . 4 ((𝜑𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℝ)
1211ralrimiva 3179 . . 3 (𝜑 → ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℝ)
13 fimaxre3 11575 . . 3 ((𝑅 ∈ Fin ∧ ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℝ) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥)
141, 12, 13syl2anc 584 . 2 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥)
15 vdwnn.2 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹:ℕ⟶𝑅)
16 1nn 11637 . . . . . . . . 9 1 ∈ ℕ
17 ffvelrn 6841 . . . . . . . . 9 ((𝐹:ℕ⟶𝑅 ∧ 1 ∈ ℕ) → (𝐹‘1) ∈ 𝑅)
1815, 16, 17sylancl 586 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐹‘1) ∈ 𝑅)
1918ne0d 4298 . . . . . . 7 (𝜑𝑅 ≠ ∅)
2019adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → 𝑅 ≠ ∅)
21 r19.2z 4436 . . . . . . 7 ((𝑅 ≠ ∅ ∧ ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥) → ∃𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥)
2221ex 413 . . . . . 6 (𝑅 ≠ ∅ → (∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ∃𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥))
2320, 22syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ∃𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥))
24 simplr 765 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → 𝑥 ∈ ℝ)
25 fllep1 13159 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ≤ ((⌊‘𝑥) + 1))
2624, 25syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → 𝑥 ≤ ((⌊‘𝑥) + 1))
2711adantlr 711 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℝ)
2824flcld 13156 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (⌊‘𝑥) ∈ ℤ)
2928peano2zd 12078 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℤ)
3029zred 12075 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℝ)
31 letr 10722 . . . . . . . . . 10 ((inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℝ) → ((inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥𝑥 ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)) → inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)))
3227, 24, 30, 31syl3anc 1363 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → ((inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥𝑥 ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)) → inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)))
3326, 32mpan2d 690 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)))
3410adantlr 711 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℕ)
3534nnzd 12074 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℤ)
36 eluz 12245 . . . . . . . . . 10 ((inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℤ) → (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ (ℤ‘inf(𝑆, ℝ, < )) ↔ inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)))
3735, 29, 36syl2anc 584 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ (ℤ‘inf(𝑆, ℝ, < )) ↔ inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)))
38 simpll 763 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → 𝜑)
399adantlr 711 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑆)
401, 15, 2vdwnnlem2 16320 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ (ℤ‘inf(𝑆, ℝ, < ))) → (inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑆 → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆))
4140impancom 452 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑆) → (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ (ℤ‘inf(𝑆, ℝ, < )) → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆))
4238, 39, 41syl2anc 584 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ (ℤ‘inf(𝑆, ℝ, < )) → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆))
4337, 42sylbird 261 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ ((⌊‘𝑥) + 1) → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆))
4433, 43syld 47 . . . . . . 7 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆))
453sseli 3960 . . . . . . . 8 (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆 → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ)
4645nnnn0d 11943 . . . . . . 7 (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆 → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0)
4744, 46syl6 35 . . . . . 6 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0))
4847rexlimdva 3281 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (∃𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0))
491adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0) → 𝑅 ∈ Fin)
5015adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0) → 𝐹:ℕ⟶𝑅)
51 simpr 485 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0) → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0)
52 vdwnnlem1 16319 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅 ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
5349, 50, 51, 52syl3anc 1363 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
5453ex 413 . . . . . 6 (𝜑 → (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0 → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
5554adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0 → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
5623, 48, 553syld 60 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
57 oveq1 7152 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = ((⌊‘𝑥) + 1) → (𝑘 − 1) = (((⌊‘𝑥) + 1) − 1))
5857oveq2d 7161 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = ((⌊‘𝑥) + 1) → (0...(𝑘 − 1)) = (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1)))
5958raleqdv 3413 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = ((⌊‘𝑥) + 1) → (∀𝑚 ∈ (0...(𝑘 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}) ↔ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
60592rexbidv 3297 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = ((⌊‘𝑥) + 1) → (∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝑘 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}) ↔ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
6160notbid 319 . . . . . . . . 9 (𝑘 = ((⌊‘𝑥) + 1) → (¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝑘 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}) ↔ ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
6261, 2elrab2 3680 . . . . . . . 8 (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆 ↔ (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ ∧ ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
6362simprbi 497 . . . . . . 7 (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆 → ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
6444, 63syl6 35 . . . . . 6 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
6564ralimdva 3174 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ∀𝑐𝑅 ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
66 ralnex 3233 . . . . 5 (∀𝑐𝑅 ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}) ↔ ¬ ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
6765, 66syl6ib 252 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ¬ ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
6856, 67pm2.65d 197 . . 3 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → ¬ ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥)
6968nrexdv 3267 . 2 (𝜑 → ¬ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥)
7014, 69pm2.65i 195 1 ¬ 𝜑
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 207  wa 396   = wceq 1528  wcel 2105  wne 3013  wral 3135  wrex 3136  {crab 3139  wss 3933  c0 4288  {csn 4557   class class class wbr 5057  ccnv 5547  cima 5551  wf 6344  cfv 6348  (class class class)co 7145  Fincfn 8497  infcinf 8893  cr 10524  0cc0 10525  1c1 10526   + caddc 10528   · cmul 10530   < clt 10663  cle 10664  cmin 10858  cn 11626  0cn0 11885  cz 11969  cuz 12231  ...cfz 12880  cfl 13148
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1787  ax-4 1801  ax-5 1902  ax-6 1961  ax-7 2006  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2151  ax-12 2167  ax-ext 2790  ax-rep 5181  ax-sep 5194  ax-nul 5201  ax-pow 5257  ax-pr 5320  ax-un 7450  ax-cnex 10581  ax-resscn 10582  ax-1cn 10583  ax-icn 10584  ax-addcl 10585  ax-addrcl 10586  ax-mulcl 10587  ax-mulrcl 10588  ax-mulcom 10589  ax-addass 10590  ax-mulass 10591  ax-distr 10592  ax-i2m1 10593  ax-1ne0 10594  ax-1rid 10595  ax-rnegex 10596  ax-rrecex 10597  ax-cnre 10598  ax-pre-lttri 10599  ax-pre-lttrn 10600  ax-pre-ltadd 10601  ax-pre-mulgt0 10602  ax-pre-sup 10603
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 842  df-3or 1080  df-3an 1081  df-tru 1531  df-ex 1772  df-nf 1776  df-sb 2061  df-mo 2615  df-eu 2647  df-clab 2797  df-cleq 2811  df-clel 2890  df-nfc 2960  df-ne 3014  df-nel 3121  df-ral 3140  df-rex 3141  df-reu 3142  df-rmo 3143  df-rab 3144  df-v 3494  df-sbc 3770  df-csb 3881  df-dif 3936  df-un 3938  df-in 3940  df-ss 3949  df-pss 3951  df-nul 4289  df-if 4464  df-pw 4537  df-sn 4558  df-pr 4560  df-tp 4562  df-op 4564  df-uni 4831  df-int 4868  df-iun 4912  df-br 5058  df-opab 5120  df-mpt 5138  df-tr 5164  df-id 5453  df-eprel 5458  df-po 5467  df-so 5468  df-fr 5507  df-we 5509  df-xp 5554  df-rel 5555  df-cnv 5556  df-co 5557  df-dm 5558  df-rn 5559  df-res 5560  df-ima 5561  df-pred 6141  df-ord 6187  df-on 6188  df-lim 6189  df-suc 6190  df-iota 6307  df-fun 6350  df-fn 6351  df-f 6352  df-f1 6353  df-fo 6354  df-f1o 6355  df-fv 6356  df-riota 7103  df-ov 7148  df-oprab 7149  df-mpo 7150  df-om 7570  df-1st 7678  df-2nd 7679  df-wrecs 7936  df-recs 7997  df-rdg 8035  df-1o 8091  df-2o 8092  df-oadd 8095  df-er 8278  df-map 8397  df-pm 8398  df-en 8498  df-dom 8499  df-sdom 8500  df-fin 8501  df-sup 8894  df-inf 8895  df-dju 9318  df-card 9356  df-pnf 10665  df-mnf 10666  df-xr 10667  df-ltxr 10668  df-le 10669  df-sub 10860  df-neg 10861  df-nn 11627  df-2 11688  df-n0 11886  df-xnn0 11956  df-z 11970  df-uz 12232  df-rp 12378  df-fz 12881  df-fl 13150  df-hash 13679  df-vdwap 16292  df-vdwmc 16293  df-vdwpc 16294
This theorem is referenced by:  vdwnn  16322
  Copyright terms: Public domain W3C validator