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Theorem cndcap 16035
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 4049 . . . . . . 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 4048 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  (
x #  y  <->  ( Re `  z ) #  y ) )
43dcbid 840 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  (DECID  x #  y 
<-> DECID  ( Re `  z ) #  y ) )
54ralbidv 2506 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  ( A. y  e.  RR DECID  x #  y 
<-> 
A. y  e.  RR DECID  (
Re `  z ) #  y ) )
6 triap 16005 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( ( x  < 
y  \/  x  =  y  \/  y  < 
x )  <-> DECID  x #  y )
)
76ralbidva 2502 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  RR  ->  ( A. y  e.  RR  ( x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  <->  A. y  e.  RR DECID  x #  y ) )
87ralbiia 2520 . . . . . . . . 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 11282 . . . . . . 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 2882 . . . . . 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 11282 . . . . . 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 2882 . . . . 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 4049 . . . . . . 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 4048 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  (
x #  y  <->  ( Im `  z ) #  y ) )
2019dcbid 840 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  (DECID  x #  y 
<-> DECID  ( Im `  z ) #  y ) )
2120ralbidv 2506 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  ( A. y  e.  RR DECID  x #  y 
<-> 
A. y  e.  RR DECID  (
Im `  z ) #  y ) )
2211imcld 11283 . . . . . . 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 2882 . . . . . 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 11283 . . . . . 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 2882 . . . . 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 11322 . . . . . 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 2588 . 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 4049 . . . . . 6  |-  ( w  =  y  ->  (
x #  w  <->  x #  y
) )
3433dcbid 840 . . . . 5  |-  ( w  =  y  ->  (DECID  x #  w 
<-> DECID  x #  y ) )
35 breq1 4048 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  x  ->  (
z #  w  <->  x #  w
) )
3635dcbid 840 . . . . . . 7  |-  ( z  =  x  ->  (DECID  z #  w 
<-> DECID  x #  w ) )
3736ralbidv 2506 . . . . . 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 8103 . . . . . 6  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  x  e.  CC )
4137, 38, 40rspcdva 2882 . . . . 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 8103 . . . . 5  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  y  e.  CC )
4434, 41, 43rspcdva 2882 . . . 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 2588 . 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 2176   A.wral 2484   class class class wbr 4045   ` cfv 5272   CCcc 7925   RRcr 7926    < clt 8109   # cap 8656   Recre 11184   Imcim 11185
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 1470  ax-7 1471  ax-gen 1472  ax-ie1 1516  ax-ie2 1517  ax-8 1527  ax-10 1528  ax-11 1529  ax-i12 1530  ax-bndl 1532  ax-4 1533  ax-17 1549  ax-i9 1553  ax-ial 1557  ax-i5r 1558  ax-13 2178  ax-14 2179  ax-ext 2187  ax-sep 4163  ax-pow 4219  ax-pr 4254  ax-un 4481  ax-setind 4586  ax-cnex 8018  ax-resscn 8019  ax-1cn 8020  ax-1re 8021  ax-icn 8022  ax-addcl 8023  ax-addrcl 8024  ax-mulcl 8025  ax-mulrcl 8026  ax-addcom 8027  ax-mulcom 8028  ax-addass 8029  ax-mulass 8030  ax-distr 8031  ax-i2m1 8032  ax-0lt1 8033  ax-1rid 8034  ax-0id 8035  ax-rnegex 8036  ax-precex 8037  ax-cnre 8038  ax-pre-ltirr 8039  ax-pre-ltwlin 8040  ax-pre-lttrn 8041  ax-pre-apti 8042  ax-pre-ltadd 8043  ax-pre-mulgt0 8044  ax-pre-mulext 8045
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 1484  df-sb 1786  df-eu 2057  df-mo 2058  df-clab 2192  df-cleq 2198  df-clel 2201  df-nfc 2337  df-ne 2377  df-nel 2472  df-ral 2489  df-rex 2490  df-reu 2491  df-rmo 2492  df-rab 2493  df-v 2774  df-sbc 2999  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-pw 3618  df-sn 3639  df-pr 3640  df-op 3642  df-uni 3851  df-br 4046  df-opab 4107  df-mpt 4108  df-id 4341  df-po 4344  df-iso 4345  df-xp 4682  df-rel 4683  df-cnv 4684  df-co 4685  df-dm 4686  df-rn 4687  df-res 4688  df-ima 4689  df-iota 5233  df-fun 5274  df-fn 5275  df-f 5276  df-fv 5280  df-riota 5901  df-ov 5949  df-oprab 5950  df-mpo 5951  df-pnf 8111  df-mnf 8112  df-xr 8113  df-ltxr 8114  df-le 8115  df-sub 8247  df-neg 8248  df-reap 8650  df-ap 8657  df-div 8748  df-2 9097  df-cj 11186  df-re 11187  df-im 11188
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