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

Theorem zbtwnre 11615
Description: There is a unique integer between a real number and the number plus one. Exercise 5 of [Apostol] p. 28. (Contributed by NM, 13-Nov-2004.)
Assertion
Ref Expression
zbtwnre (𝐴 ∈ ℝ → ∃!𝑥 ∈ ℤ (𝐴𝑥𝑥 < (𝐴 + 1)))
Distinct variable group:   𝑥,𝐴

Proof of Theorem zbtwnre
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 zmin 11613 . 2 (𝐴 ∈ ℝ → ∃!𝑥 ∈ ℤ (𝐴𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦)))
2 zre 11211 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ ℤ → 𝑦 ∈ ℝ)
3 zre 11211 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℤ → 𝑥 ∈ ℝ)
4 peano2rem 10196 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 − 1) ∈ ℝ)
53, 4syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℤ → (𝑥 − 1) ∈ ℝ)
6 ltletr 9977 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 − 1) ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (((𝑥 − 1) < 𝐴𝐴𝑦) → (𝑥 − 1) < 𝑦))
75, 6syl3an1 1350 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (((𝑥 − 1) < 𝐴𝐴𝑦) → (𝑥 − 1) < 𝑦))
873expa 1256 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (((𝑥 − 1) < 𝐴𝐴𝑦) → (𝑥 − 1) < 𝑦))
92, 8sylan2 489 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (((𝑥 − 1) < 𝐴𝐴𝑦) → (𝑥 − 1) < 𝑦))
10 zlem1lt 11259 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (𝑥𝑦 ↔ (𝑥 − 1) < 𝑦))
1110adantlr 746 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (𝑥𝑦 ↔ (𝑥 − 1) < 𝑦))
129, 11sylibrd 247 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (((𝑥 − 1) < 𝐴𝐴𝑦) → 𝑥𝑦))
1312exp4b 629 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (𝑦 ∈ ℤ → ((𝑥 − 1) < 𝐴 → (𝐴𝑦𝑥𝑦))))
1413com23 83 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → ((𝑥 − 1) < 𝐴 → (𝑦 ∈ ℤ → (𝐴𝑦𝑥𝑦))))
1514ralrimdv 2947 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → ((𝑥 − 1) < 𝐴 → ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦)))
165ltnrd 10019 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℤ → ¬ (𝑥 − 1) < (𝑥 − 1))
17 peano2zm 11250 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℤ → (𝑥 − 1) ∈ ℤ)
18 zlem1lt 11259 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ (𝑥 − 1) ∈ ℤ) → (𝑥 ≤ (𝑥 − 1) ↔ (𝑥 − 1) < (𝑥 − 1)))
1917, 18mpdan 698 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℤ → (𝑥 ≤ (𝑥 − 1) ↔ (𝑥 − 1) < (𝑥 − 1)))
2016, 19mtbird 313 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℤ → ¬ 𝑥 ≤ (𝑥 − 1))
2120ad2antrr 757 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦)) → ¬ 𝑥 ≤ (𝑥 − 1))
22 lenlt 9964 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ (𝑥 − 1) ∈ ℝ) → (𝐴 ≤ (𝑥 − 1) ↔ ¬ (𝑥 − 1) < 𝐴))
235, 22sylan2 489 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (𝐴 ≤ (𝑥 − 1) ↔ ¬ (𝑥 − 1) < 𝐴))
2423ancoms 467 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (𝐴 ≤ (𝑥 − 1) ↔ ¬ (𝑥 − 1) < 𝐴))
2524adantr 479 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦)) → (𝐴 ≤ (𝑥 − 1) ↔ ¬ (𝑥 − 1) < 𝐴))
26 breq2 4578 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 = (𝑥 − 1) → (𝐴𝑦𝐴 ≤ (𝑥 − 1)))
27 breq2 4578 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 = (𝑥 − 1) → (𝑥𝑦𝑥 ≤ (𝑥 − 1)))
2826, 27imbi12d 332 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = (𝑥 − 1) → ((𝐴𝑦𝑥𝑦) ↔ (𝐴 ≤ (𝑥 − 1) → 𝑥 ≤ (𝑥 − 1))))
2928rspcv 3274 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 − 1) ∈ ℤ → (∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦) → (𝐴 ≤ (𝑥 − 1) → 𝑥 ≤ (𝑥 − 1))))
3017, 29syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℤ → (∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦) → (𝐴 ≤ (𝑥 − 1) → 𝑥 ≤ (𝑥 − 1))))
3130imp 443 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦)) → (𝐴 ≤ (𝑥 − 1) → 𝑥 ≤ (𝑥 − 1)))
3231adantlr 746 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦)) → (𝐴 ≤ (𝑥 − 1) → 𝑥 ≤ (𝑥 − 1)))
3325, 32sylbird 248 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦)) → (¬ (𝑥 − 1) < 𝐴𝑥 ≤ (𝑥 − 1)))
3421, 33mt3d 138 . . . . . . . 8 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦)) → (𝑥 − 1) < 𝐴)
3534ex 448 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦) → (𝑥 − 1) < 𝐴))
3615, 35impbid 200 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → ((𝑥 − 1) < 𝐴 ↔ ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦)))
37 1re 9892 . . . . . . . 8 1 ∈ ℝ
38 ltsubadd 10344 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → ((𝑥 − 1) < 𝐴𝑥 < (𝐴 + 1)))
3937, 38mp3an2 1403 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → ((𝑥 − 1) < 𝐴𝑥 < (𝐴 + 1)))
403, 39sylan 486 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → ((𝑥 − 1) < 𝐴𝑥 < (𝐴 + 1)))
4136, 40bitr3d 268 . . . . 5 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦) ↔ 𝑥 < (𝐴 + 1)))
4241ancoms 467 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦) ↔ 𝑥 < (𝐴 + 1)))
4342anbi2d 735 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → ((𝐴𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦)) ↔ (𝐴𝑥𝑥 < (𝐴 + 1))))
4443reubidva 3098 . 2 (𝐴 ∈ ℝ → (∃!𝑥 ∈ ℤ (𝐴𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐴𝑦𝑥𝑦)) ↔ ∃!𝑥 ∈ ℤ (𝐴𝑥𝑥 < (𝐴 + 1))))
451, 44mpbid 220 1 (𝐴 ∈ ℝ → ∃!𝑥 ∈ ℤ (𝐴𝑥𝑥 < (𝐴 + 1)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 194  wa 382   = wceq 1474  wcel 1976  wral 2892  ∃!wreu 2894   class class class wbr 4574  (class class class)co 6524  cr 9788  1c1 9790   + caddc 9792   < clt 9927  cle 9928  cmin 10114  cz 11207
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1712  ax-4 1727  ax-5 1826  ax-6 1874  ax-7 1921  ax-8 1978  ax-9 1985  ax-10 2005  ax-11 2020  ax-12 2032  ax-13 2229  ax-ext 2586  ax-sep 4700  ax-nul 4709  ax-pow 4761  ax-pr 4825  ax-un 6821  ax-cnex 9845  ax-resscn 9846  ax-1cn 9847  ax-icn 9848  ax-addcl 9849  ax-addrcl 9850  ax-mulcl 9851  ax-mulrcl 9852  ax-mulcom 9853  ax-addass 9854  ax-mulass 9855  ax-distr 9856  ax-i2m1 9857  ax-1ne0 9858  ax-1rid 9859  ax-rnegex 9860  ax-rrecex 9861  ax-cnre 9862  ax-pre-lttri 9863  ax-pre-lttrn 9864  ax-pre-ltadd 9865  ax-pre-mulgt0 9866  ax-pre-sup 9867
This theorem depends on definitions:  df-bi 195  df-or 383  df-an 384  df-3or 1031  df-3an 1032  df-tru 1477  df-ex 1695  df-nf 1700  df-sb 1867  df-eu 2458  df-mo 2459  df-clab 2593  df-cleq 2599  df-clel 2602  df-nfc 2736  df-ne 2778  df-nel 2779  df-ral 2897  df-rex 2898  df-reu 2899  df-rmo 2900  df-rab 2901  df-v 3171  df-sbc 3399  df-csb 3496  df-dif 3539  df-un 3541  df-in 3543  df-ss 3550  df-pss 3552  df-nul 3871  df-if 4033  df-pw 4106  df-sn 4122  df-pr 4124  df-tp 4126  df-op 4128  df-uni 4364  df-iun 4448  df-br 4575  df-opab 4635  df-mpt 4636  df-tr 4672  df-eprel 4936  df-id 4940  df-po 4946  df-so 4947  df-fr 4984  df-we 4986  df-xp 5031  df-rel 5032  df-cnv 5033  df-co 5034  df-dm 5035  df-rn 5036  df-res 5037  df-ima 5038  df-pred 5580  df-ord 5626  df-on 5627  df-lim 5628  df-suc 5629  df-iota 5751  df-fun 5789  df-fn 5790  df-f 5791  df-f1 5792  df-fo 5793  df-f1o 5794  df-fv 5795  df-riota 6486  df-ov 6527  df-oprab 6528  df-mpt2 6529  df-om 6932  df-wrecs 7268  df-recs 7329  df-rdg 7367  df-er 7603  df-en 7816  df-dom 7817  df-sdom 7818  df-sup 8205  df-inf 8206  df-pnf 9929  df-mnf 9930  df-xr 9931  df-ltxr 9932  df-le 9933  df-sub 10116  df-neg 10117  df-nn 10865  df-n0 11137  df-z 11208  df-uz 11517
This theorem is referenced by:  rebtwnz  11616  qbtwnre  11860  dfceil2  12454
  Copyright terms: Public domain W3C validator