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Theorem cndcap 16599
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 4090 . . . . . . 7  |-  ( y  =  ( Re `  w )  ->  (
( Re `  z
) #  y  <->  ( Re `  z ) #  ( Re
`  w ) ) )
21dcbid 843 . . . . . 6  |-  ( y  =  ( Re `  w )  ->  (DECID  (
Re `  z ) #  y 
<-> DECID  ( Re `  z ) #  ( Re `  w
) ) )
3 breq1 4089 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  (
x #  y  <->  ( Re `  z ) #  y ) )
43dcbid 843 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  (DECID  x #  y 
<-> DECID  ( Re `  z ) #  y ) )
54ralbidv 2530 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  ( A. y  e.  RR DECID  x #  y 
<-> 
A. y  e.  RR DECID  (
Re `  z ) #  y ) )
6 triap 16569 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( ( x  < 
y  \/  x  =  y  \/  y  < 
x )  <-> DECID  x #  y )
)
76ralbidva 2526 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  RR  ->  ( A. y  e.  RR  ( x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  <->  A. y  e.  RR DECID  x #  y ) )
87ralbiia 2544 . . . . . . . . 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 11489 . . . . . . 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 2913 . . . . . 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 11489 . . . . . 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 2913 . . . . 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 4090 . . . . . . 7  |-  ( y  =  ( Im `  w )  ->  (
( Im `  z
) #  y  <->  ( Im `  z ) #  ( Im
`  w ) ) )
1817dcbid 843 . . . . . 6  |-  ( y  =  ( Im `  w )  ->  (DECID  (
Im `  z ) #  y 
<-> DECID  ( Im `  z ) #  ( Im `  w
) ) )
19 breq1 4089 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  (
x #  y  <->  ( Im `  z ) #  y ) )
2019dcbid 843 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  (DECID  x #  y 
<-> DECID  ( Im `  z ) #  y ) )
2120ralbidv 2530 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  ( A. y  e.  RR DECID  x #  y 
<-> 
A. y  e.  RR DECID  (
Im `  z ) #  y ) )
2211imcld 11490 . . . . . . 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 2913 . . . . . 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 11490 . . . . . 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 2913 . . . . 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 941 . . . . 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 11529 . . . . . 6  |-  ( ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC )  ->  ( z #  w  <->  ( (
Re `  z ) #  ( Re `  w )  \/  ( Im `  z ) #  ( Im `  w ) ) ) )
2928dcbid 843 . . . . 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 2612 . 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 4090 . . . . . 6  |-  ( w  =  y  ->  (
x #  w  <->  x #  y
) )
3433dcbid 843 . . . . 5  |-  ( w  =  y  ->  (DECID  x #  w 
<-> DECID  x #  y ) )
35 breq1 4089 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  x  ->  (
z #  w  <->  x #  w
) )
3635dcbid 843 . . . . . . 7  |-  ( z  =  x  ->  (DECID  z #  w 
<-> DECID  x #  w ) )
3736ralbidv 2530 . . . . . 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 8198 . . . . . 6  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  x  e.  CC )
4137, 38, 40rspcdva 2913 . . . . 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 8198 . . . . 5  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  y  e.  CC )
4434, 41, 43rspcdva 2913 . . . 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 2612 . 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 713  DECID wdc 839    \/ w3o 1001    = wceq 1395    e. wcel 2200   A.wral 2508   class class class wbr 4086   ` cfv 5324   CCcc 8020   RRcr 8021    < clt 8204   # cap 8751   Recre 11391   Imcim 11392
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 617  ax-in2 618  ax-io 714  ax-5 1493  ax-7 1494  ax-gen 1495  ax-ie1 1539  ax-ie2 1540  ax-8 1550  ax-10 1551  ax-11 1552  ax-i12 1553  ax-bndl 1555  ax-4 1556  ax-17 1572  ax-i9 1576  ax-ial 1580  ax-i5r 1581  ax-13 2202  ax-14 2203  ax-ext 2211  ax-sep 4205  ax-pow 4262  ax-pr 4297  ax-un 4528  ax-setind 4633  ax-cnex 8113  ax-resscn 8114  ax-1cn 8115  ax-1re 8116  ax-icn 8117  ax-addcl 8118  ax-addrcl 8119  ax-mulcl 8120  ax-mulrcl 8121  ax-addcom 8122  ax-mulcom 8123  ax-addass 8124  ax-mulass 8125  ax-distr 8126  ax-i2m1 8127  ax-0lt1 8128  ax-1rid 8129  ax-0id 8130  ax-rnegex 8131  ax-precex 8132  ax-cnre 8133  ax-pre-ltirr 8134  ax-pre-ltwlin 8135  ax-pre-lttrn 8136  ax-pre-apti 8137  ax-pre-ltadd 8138  ax-pre-mulgt0 8139  ax-pre-mulext 8140
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 840  df-3or 1003  df-3an 1004  df-tru 1398  df-fal 1401  df-nf 1507  df-sb 1809  df-eu 2080  df-mo 2081  df-clab 2216  df-cleq 2222  df-clel 2225  df-nfc 2361  df-ne 2401  df-nel 2496  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rmo 2516  df-rab 2517  df-v 2802  df-sbc 3030  df-dif 3200  df-un 3202  df-in 3204  df-ss 3211  df-pw 3652  df-sn 3673  df-pr 3674  df-op 3676  df-uni 3892  df-br 4087  df-opab 4149  df-mpt 4150  df-id 4388  df-po 4391  df-iso 4392  df-xp 4729  df-rel 4730  df-cnv 4731  df-co 4732  df-dm 4733  df-rn 4734  df-res 4735  df-ima 4736  df-iota 5284  df-fun 5326  df-fn 5327  df-f 5328  df-fv 5332  df-riota 5966  df-ov 6016  df-oprab 6017  df-mpo 6018  df-pnf 8206  df-mnf 8207  df-xr 8208  df-ltxr 8209  df-le 8210  df-sub 8342  df-neg 8343  df-reap 8745  df-ap 8752  df-div 8843  df-2 9192  df-cj 11393  df-re 11394  df-im 11395
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