Theorem axarch 7961

Description: Archimedean axiom. The Archimedean property is more naturally stated once we have defined NN. Unless we find another way to state it, we'll just use the right hand side of dfnn2 8995 in stating what we mean by "natural number" in the context of this axiom.

This construction-dependent theorem should not be referenced directly; instead, use ax-arch 8001. (Contributed by Jim Kingdon, 22-Apr-2020.) (New usage is discouraged.)

Assertion

Ref	Expression
axarch	|- ( A e. RR -> E. n e. |^| { x | ( 1 e. x /\ A. y e. x ( y + 1 ) e. x ) } A <RR n )

Distinct variable group:   A, n, x, y

Proof of Theorem axarch

Dummy variables l u w z are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elreal 7898	. . 3 |- ( A e. RR <-> E. z e. R. <. z , 0R >. = A )
2	1	biimpi 120	. 2 |- ( A e. RR -> E. z e. R. <. z , 0R >. = A )
3		archsr 7852	. . . 4 |- ( z e. R. -> E. w e. N. z <R [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R )
4	3	ad2antrl 490	. . 3 |- ( ( A e. RR /\ ( z e. R. /\ <. z , 0R >. = A ) ) -> E. w e. N. z <R [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R )
5		simplrr 536	. . . . 5 |- ( ( ( A e. RR /\ ( z e. R. /\ <. z , 0R >. = A ) ) /\ ( w e. N. /\ z <R [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R ) ) -> <. z , 0R >. = A )
6		simprr 531	. . . . . 6 |- ( ( ( A e. RR /\ ( z e. R. /\ <. z , 0R >. = A ) ) /\ ( w e. N. /\ z <R [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R ) ) -> z <R [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R )
7		ltresr 7909	. . . . . 6 |- ( <. z , 0R >. <RR <. [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R , 0R >. <-> z <R [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R )
8	6, 7	sylibr 134	. . . . 5 |- ( ( ( A e. RR /\ ( z e. R. /\ <. z , 0R >. = A ) ) /\ ( w e. N. /\ z <R [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R ) ) -> <. z , 0R >. <RR <. [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R , 0R >. )
9	5, 8	eqbrtrrd 4058	. . . 4 |- ( ( ( A e. RR /\ ( z e. R. /\ <. z , 0R >. = A ) ) /\ ( w e. N. /\ z <R [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R ) ) -> A <RR <. [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R , 0R >. )
10		pitonn 7918	. . . . . 6 |- ( w e. N. -> <. [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R , 0R >. e. |^| { x | ( 1 e. x /\ A. y e. x ( y + 1 ) e. x ) } )
11	10	ad2antrl 490	. . . . 5 |- ( ( ( A e. RR /\ ( z e. R. /\ <. z , 0R >. = A ) ) /\ ( w e. N. /\ z <R [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R ) ) -> <. [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R , 0R >. e. |^| { x | ( 1 e. x /\ A. y e. x ( y + 1 ) e. x ) } )
12		simpr 110	. . . . . 6 |- ( ( ( ( A e. RR /\ ( z e. R. /\ <. z , 0R >. = A ) ) /\ ( w e. N. /\ z <R [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R ) ) /\ n = <. [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R , 0R >. ) -> n = <. [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R , 0R >. )
13	12	breq2d 4046	. . . . 5 |- ( ( ( ( A e. RR /\ ( z e. R. /\ <. z , 0R >. = A ) ) /\ ( w e. N. /\ z <R [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R ) ) /\ n = <. [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R , 0R >. ) -> ( A <RR n <-> A <RR <. [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R , 0R >. ) )
14	11, 13	rspcedv 2872	. . . 4 |- ( ( ( A e. RR /\ ( z e. R. /\ <. z , 0R >. = A ) ) /\ ( w e. N. /\ z <R [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R ) ) -> ( A <RR <. [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R , 0R >. -> E. n e. |^| { x | ( 1 e. x /\ A. y e. x ( y + 1 ) e. x ) } A <RR n ) )
15	9, 14	mpd 13	. . 3 |- ( ( ( A e. RR /\ ( z e. R. /\ <. z , 0R >. = A ) ) /\ ( w e. N. /\ z <R [ <. ( <. { l | l <Q [ <. w , 1o >. ] ~Q } , { u | [ <. w , 1o >. ] ~Q <Q u } >. +P. 1P ) , 1P >. ] ~R ) ) -> E. n e. |^| { x | ( 1 e. x /\ A. y e. x ( y + 1 ) e. x ) } A <RR n )
16	4, 15	rexlimddv 2619	. 2 |- ( ( A e. RR /\ ( z e. R. /\ <. z , 0R >. = A ) ) -> E. n e. |^| { x | ( 1 e. x /\ A. y e. x ( y + 1 ) e. x ) } A <RR n )
17	2, 16	rexlimddv 2619	1 |- ( A e. RR -> E. n e. |^| { x | ( 1 e. x /\ A. y e. x ( y + 1 ) e. x ) } A <RR n )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   = wceq 1364   e. wcel 2167   {cab 2182   A.wral 2475   E.wrex 2476   <.cop 3626   |^|cint 3875   class class class wbr 4034  (class class class)co 5923   1oc1o 6469   [cec 6592   N.cnpi 7342   ~Q ceq 7349   <Q cltq 7355   1Pc1p 7362   +P. cpp 7363   ~R cer 7366   R.cnr 7367   0Rc0r 7368   <R cltr 7373   RRcr 7881   1c1 7883   + caddc 7885   <RR cltrr 7886

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4149  ax-sep 4152  ax-nul 4160  ax-pow 4208  ax-pr 4243  ax-un 4469  ax-setind 4574  ax-iinf 4625

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3452  df-pw 3608  df-sn 3629  df-pr 3630  df-op 3632  df-uni 3841  df-int 3876  df-iun 3919  df-br 4035  df-opab 4096  df-mpt 4097  df-tr 4133  df-eprel 4325  df-id 4329  df-po 4332  df-iso 4333  df-iord 4402  df-on 4404  df-suc 4407  df-iom 4628  df-xp 4670  df-rel 4671  df-cnv 4672  df-co 4673  df-dm 4674  df-rn 4675  df-res 4676  df-ima 4677  df-iota 5220  df-fun 5261  df-fn 5262  df-f 5263  df-f1 5264  df-fo 5265  df-f1o 5266  df-fv 5267  df-ov 5926  df-oprab 5927  df-mpo 5928  df-1st 6200  df-2nd 6201  df-recs 6365  df-irdg 6430  df-1o 6476  df-2o 6477  df-oadd 6480  df-omul 6481  df-er 6594  df-ec 6596  df-qs 6600  df-ni 7374  df-pli 7375  df-mi 7376  df-lti 7377  df-plpq 7414  df-mpq 7415  df-enq 7417  df-nqqs 7418  df-plqqs 7419  df-mqqs 7420  df-1nqqs 7421  df-rq 7422  df-ltnqqs 7423  df-enq0 7494  df-nq0 7495  df-0nq0 7496  df-plq0 7497  df-mq0 7498  df-inp 7536  df-i1p 7537  df-iplp 7538  df-iltp 7540  df-enr 7796  df-nr 7797  df-plr 7798  df-ltr 7800  df-0r 7801  df-1r 7802  df-c 7888  df-1 7890  df-r 7892  df-add 7893  df-lt 7895

This theorem is referenced by: (None)