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Theorem cndcap 15104
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 4019 . . . . . . 7  |-  ( y  =  ( Re `  w )  ->  (
( Re `  z
) #  y  <->  ( Re `  z ) #  ( Re
`  w ) ) )
21dcbid 839 . . . . . 6  |-  ( y  =  ( Re `  w )  ->  (DECID  (
Re `  z ) #  y 
<-> DECID  ( Re `  z ) #  ( Re `  w
) ) )
3 breq1 4018 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  (
x #  y  <->  ( Re `  z ) #  y ) )
43dcbid 839 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  (DECID  x #  y 
<-> DECID  ( Re `  z ) #  y ) )
54ralbidv 2487 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  ( A. y  e.  RR DECID  x #  y 
<-> 
A. y  e.  RR DECID  (
Re `  z ) #  y ) )
6 triap 15074 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( ( x  < 
y  \/  x  =  y  \/  y  < 
x )  <-> DECID  x #  y )
)
76ralbidva 2483 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  RR  ->  ( A. y  e.  RR  ( x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  <->  A. y  e.  RR DECID  x #  y ) )
87ralbiia 2501 . . . . . . . . 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 10961 . . . . . . 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 2858 . . . . . 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 10961 . . . . . 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 2858 . . . . 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 4019 . . . . . . 7  |-  ( y  =  ( Im `  w )  ->  (
( Im `  z
) #  y  <->  ( Im `  z ) #  ( Im
`  w ) ) )
1817dcbid 839 . . . . . 6  |-  ( y  =  ( Im `  w )  ->  (DECID  (
Im `  z ) #  y 
<-> DECID  ( Im `  z ) #  ( Im `  w
) ) )
19 breq1 4018 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  (
x #  y  <->  ( Im `  z ) #  y ) )
2019dcbid 839 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  (DECID  x #  y 
<-> DECID  ( Im `  z ) #  y ) )
2120ralbidv 2487 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  ( A. y  e.  RR DECID  x #  y 
<-> 
A. y  e.  RR DECID  (
Im `  z ) #  y ) )
2211imcld 10962 . . . . . . 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 2858 . . . . . 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 10962 . . . . . 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 2858 . . . . 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 936 . . . . 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 11001 . . . . . 6  |-  ( ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC )  ->  ( z #  w  <->  ( (
Re `  z ) #  ( Re `  w )  \/  ( Im `  z ) #  ( Im `  w ) ) ) )
2928dcbid 839 . . . . 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 2569 . 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 4019 . . . . . 6  |-  ( w  =  y  ->  (
x #  w  <->  x #  y
) )
3433dcbid 839 . . . . 5  |-  ( w  =  y  ->  (DECID  x #  w 
<-> DECID  x #  y ) )
35 breq1 4018 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  x  ->  (
z #  w  <->  x #  w
) )
3635dcbid 839 . . . . . . 7  |-  ( z  =  x  ->  (DECID  z #  w 
<-> DECID  x #  w ) )
3736ralbidv 2487 . . . . . 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 8000 . . . . . 6  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  x  e.  CC )
4137, 38, 40rspcdva 2858 . . . . 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 8000 . . . . 5  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  y  e.  CC )
4434, 41, 43rspcdva 2858 . . . 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 2569 . 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 709  DECID wdc 835    \/ w3o 978    = wceq 1363    e. wcel 2158   A.wral 2465   class class class wbr 4015   ` cfv 5228   CCcc 7823   RRcr 7824    < clt 8006   # cap 8552   Recre 10863   Imcim 10864
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 1457  ax-7 1458  ax-gen 1459  ax-ie1 1503  ax-ie2 1504  ax-8 1514  ax-10 1515  ax-11 1516  ax-i12 1517  ax-bndl 1519  ax-4 1520  ax-17 1536  ax-i9 1540  ax-ial 1544  ax-i5r 1545  ax-13 2160  ax-14 2161  ax-ext 2169  ax-sep 4133  ax-pow 4186  ax-pr 4221  ax-un 4445  ax-setind 4548  ax-cnex 7916  ax-resscn 7917  ax-1cn 7918  ax-1re 7919  ax-icn 7920  ax-addcl 7921  ax-addrcl 7922  ax-mulcl 7923  ax-mulrcl 7924  ax-addcom 7925  ax-mulcom 7926  ax-addass 7927  ax-mulass 7928  ax-distr 7929  ax-i2m1 7930  ax-0lt1 7931  ax-1rid 7932  ax-0id 7933  ax-rnegex 7934  ax-precex 7935  ax-cnre 7936  ax-pre-ltirr 7937  ax-pre-ltwlin 7938  ax-pre-lttrn 7939  ax-pre-apti 7940  ax-pre-ltadd 7941  ax-pre-mulgt0 7942  ax-pre-mulext 7943
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 980  df-3an 981  df-tru 1366  df-fal 1369  df-nf 1471  df-sb 1773  df-eu 2039  df-mo 2040  df-clab 2174  df-cleq 2180  df-clel 2183  df-nfc 2318  df-ne 2358  df-nel 2453  df-ral 2470  df-rex 2471  df-reu 2472  df-rmo 2473  df-rab 2474  df-v 2751  df-sbc 2975  df-dif 3143  df-un 3145  df-in 3147  df-ss 3154  df-pw 3589  df-sn 3610  df-pr 3611  df-op 3613  df-uni 3822  df-br 4016  df-opab 4077  df-mpt 4078  df-id 4305  df-po 4308  df-iso 4309  df-xp 4644  df-rel 4645  df-cnv 4646  df-co 4647  df-dm 4648  df-rn 4649  df-res 4650  df-ima 4651  df-iota 5190  df-fun 5230  df-fn 5231  df-f 5232  df-fv 5236  df-riota 5844  df-ov 5891  df-oprab 5892  df-mpo 5893  df-pnf 8008  df-mnf 8009  df-xr 8010  df-ltxr 8011  df-le 8012  df-sub 8144  df-neg 8145  df-reap 8546  df-ap 8553  df-div 8644  df-2 8992  df-cj 10865  df-re 10866  df-im 10867
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