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Theorem cndcap 16200
Description: Real number trichotomy is equivalent to decidability of complex number apartness. (Contributed by Jim Kingdon, 10-Apr-2025.)
Assertion
Ref Expression
cndcap  |-  ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  ( x  < 
y  \/  x  =  y  \/  y  < 
x )  <->  A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w )
Distinct variable group:    x, w, y, z

Proof of Theorem cndcap
StepHypRef Expression
1 breq2 4063 . . . . . . 7  |-  ( y  =  ( Re `  w )  ->  (
( Re `  z
) #  y  <->  ( Re `  z ) #  ( Re
`  w ) ) )
21dcbid 840 . . . . . 6  |-  ( y  =  ( Re `  w )  ->  (DECID  (
Re `  z ) #  y 
<-> DECID  ( Re `  z ) #  ( Re `  w
) ) )
3 breq1 4062 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  (
x #  y  <->  ( Re `  z ) #  y ) )
43dcbid 840 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  (DECID  x #  y 
<-> DECID  ( Re `  z ) #  y ) )
54ralbidv 2508 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  ( A. y  e.  RR DECID  x #  y 
<-> 
A. y  e.  RR DECID  (
Re `  z ) #  y ) )
6 triap 16170 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( ( x  < 
y  \/  x  =  y  \/  y  < 
x )  <-> DECID  x #  y )
)
76ralbidva 2504 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  RR  ->  ( A. y  e.  RR  ( x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  <->  A. y  e.  RR DECID  x #  y ) )
87ralbiia 2522 . . . . . . . . 9  |-  ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  ( x  < 
y  \/  x  =  y  \/  y  < 
x )  <->  A. x  e.  RR  A. y  e.  RR DECID  x #  y )
98biimpi 120 . . . . . . . 8  |-  ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  ( x  < 
y  \/  x  =  y  \/  y  < 
x )  ->  A. x  e.  RR  A. y  e.  RR DECID  x #  y )
109adantr 276 . . . . . . 7  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  ->  A. x  e.  RR  A. y  e.  RR DECID  x #  y )
11 simprl 529 . . . . . . . 8  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  ->  z  e.  CC )
1211recld 11364 . . . . . . 7  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  ->  ( Re `  z )  e.  RR )
135, 10, 12rspcdva 2889 . . . . . 6  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  ->  A. y  e.  RR DECID  ( Re `  z
) #  y )
14 simprr 531 . . . . . . 7  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  ->  w  e.  CC )
1514recld 11364 . . . . . 6  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  ->  ( Re `  w )  e.  RR )
162, 13, 15rspcdva 2889 . . . . 5  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  -> DECID  ( Re `  z
) #  ( Re `  w ) )
17 breq2 4063 . . . . . . 7  |-  ( y  =  ( Im `  w )  ->  (
( Im `  z
) #  y  <->  ( Im `  z ) #  ( Im
`  w ) ) )
1817dcbid 840 . . . . . 6  |-  ( y  =  ( Im `  w )  ->  (DECID  (
Im `  z ) #  y 
<-> DECID  ( Im `  z ) #  ( Im `  w
) ) )
19 breq1 4062 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  (
x #  y  <->  ( Im `  z ) #  y ) )
2019dcbid 840 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  (DECID  x #  y 
<-> DECID  ( Im `  z ) #  y ) )
2120ralbidv 2508 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  ( A. y  e.  RR DECID  x #  y 
<-> 
A. y  e.  RR DECID  (
Im `  z ) #  y ) )
2211imcld 11365 . . . . . . 7  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  ->  ( Im `  z )  e.  RR )
2321, 10, 22rspcdva 2889 . . . . . 6  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  ->  A. y  e.  RR DECID  ( Im `  z
) #  y )
2414imcld 11365 . . . . . 6  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  ->  ( Im `  w )  e.  RR )
2518, 23, 24rspcdva 2889 . . . . 5  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  -> DECID  ( Im `  z
) #  ( Im `  w ) )
26 dcor 938 . . . . 5  |-  (DECID  ( Re
`  z ) #  ( Re `  w )  ->  (DECID  ( Im `  z
) #  ( Im `  w )  -> DECID  ( ( Re `  z ) #  ( Re `  w )  \/  (
Im `  z ) #  ( Im `  w ) ) ) )
2716, 25, 26sylc 62 . . . 4  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  -> DECID  ( ( Re `  z ) #  ( Re `  w )  \/  (
Im `  z ) #  ( Im `  w ) ) )
28 cnreim 11404 . . . . . 6  |-  ( ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC )  ->  ( z #  w  <->  ( (
Re `  z ) #  ( Re `  w )  \/  ( Im `  z ) #  ( Im `  w ) ) ) )
2928dcbid 840 . . . . 5  |-  ( ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC )  ->  (DECID  z #  w  <-> DECID  ( ( Re `  z ) #  ( Re `  w )  \/  (
Im `  z ) #  ( Im `  w ) ) ) )
3029adantl 277 . . . 4  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  ->  (DECID  z #  w  <-> DECID  ( ( Re `  z ) #  ( Re `  w
)  \/  ( Im
`  z ) #  ( Im `  w ) ) ) )
3127, 30mpbird 167 . . 3  |-  ( ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  /\  ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC ) )  -> DECID  z #  w )
3231ralrimivva 2590 . 2  |-  ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  ( x  < 
y  \/  x  =  y  \/  y  < 
x )  ->  A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w )
33 breq2 4063 . . . . . 6  |-  ( w  =  y  ->  (
x #  w  <->  x #  y
) )
3433dcbid 840 . . . . 5  |-  ( w  =  y  ->  (DECID  x #  w 
<-> DECID  x #  y ) )
35 breq1 4062 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  x  ->  (
z #  w  <->  x #  w
) )
3635dcbid 840 . . . . . . 7  |-  ( z  =  x  ->  (DECID  z #  w 
<-> DECID  x #  w ) )
3736ralbidv 2508 . . . . . 6  |-  ( z  =  x  ->  ( A. w  e.  CC DECID  z #  w 
<-> 
A. w  e.  CC DECID  x #  w ) )
38 simpl 109 . . . . . 6  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w )
39 simprl 529 . . . . . . 7  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  x  e.  RR )
4039recnd 8136 . . . . . 6  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  x  e.  CC )
4137, 38, 40rspcdva 2889 . . . . 5  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  A. w  e.  CC DECID  x #  w )
42 simprr 531 . . . . . 6  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  y  e.  RR )
4342recnd 8136 . . . . 5  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  y  e.  CC )
4434, 41, 43rspcdva 2889 . . . 4  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  -> DECID  x #  y )
456adantl 277 . . . 4  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  ( (
x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  <-> DECID  x #  y )
)
4644, 45mpbird 167 . . 3  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  ( x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  < 
x ) )
4746ralrimivva 2590 . 2  |-  ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  ->  A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  ( x  < 
y  \/  x  =  y  \/  y  < 
x ) )
4832, 47impbii 126 1  |-  ( A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  ( x  < 
y  \/  x  =  y  \/  y  < 
x )  <->  A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    /\ wa 104    <-> wb 105    \/ wo 710  DECID wdc 836    \/ w3o 980    = wceq 1373    e. wcel 2178   A.wral 2486   class class class wbr 4059   ` cfv 5290   CCcc 7958   RRcr 7959    < clt 8142   # cap 8689   Recre 11266   Imcim 11267
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 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-13 2180  ax-14 2181  ax-ext 2189  ax-sep 4178  ax-pow 4234  ax-pr 4269  ax-un 4498  ax-setind 4603  ax-cnex 8051  ax-resscn 8052  ax-1cn 8053  ax-1re 8054  ax-icn 8055  ax-addcl 8056  ax-addrcl 8057  ax-mulcl 8058  ax-mulrcl 8059  ax-addcom 8060  ax-mulcom 8061  ax-addass 8062  ax-mulass 8063  ax-distr 8064  ax-i2m1 8065  ax-0lt1 8066  ax-1rid 8067  ax-0id 8068  ax-rnegex 8069  ax-precex 8070  ax-cnre 8071  ax-pre-ltirr 8072  ax-pre-ltwlin 8073  ax-pre-lttrn 8074  ax-pre-apti 8075  ax-pre-ltadd 8076  ax-pre-mulgt0 8077  ax-pre-mulext 8078
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 837  df-3or 982  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058  df-mo 2059  df-clab 2194  df-cleq 2200  df-clel 2203  df-nfc 2339  df-ne 2379  df-nel 2474  df-ral 2491  df-rex 2492  df-reu 2493  df-rmo 2494  df-rab 2495  df-v 2778  df-sbc 3006  df-dif 3176  df-un 3178  df-in 3180  df-ss 3187  df-pw 3628  df-sn 3649  df-pr 3650  df-op 3652  df-uni 3865  df-br 4060  df-opab 4122  df-mpt 4123  df-id 4358  df-po 4361  df-iso 4362  df-xp 4699  df-rel 4700  df-cnv 4701  df-co 4702  df-dm 4703  df-rn 4704  df-res 4705  df-ima 4706  df-iota 5251  df-fun 5292  df-fn 5293  df-f 5294  df-fv 5298  df-riota 5922  df-ov 5970  df-oprab 5971  df-mpo 5972  df-pnf 8144  df-mnf 8145  df-xr 8146  df-ltxr 8147  df-le 8148  df-sub 8280  df-neg 8281  df-reap 8683  df-ap 8690  df-div 8781  df-2 9130  df-cj 11268  df-re 11269  df-im 11270
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