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Theorem cndcap 16792
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 4097 . . . . . . 7  |-  ( y  =  ( Re `  w )  ->  (
( Re `  z
) #  y  <->  ( Re `  z ) #  ( Re
`  w ) ) )
21dcbid 846 . . . . . 6  |-  ( y  =  ( Re `  w )  ->  (DECID  (
Re `  z ) #  y 
<-> DECID  ( Re `  z ) #  ( Re `  w
) ) )
3 breq1 4096 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  (
x #  y  <->  ( Re `  z ) #  y ) )
43dcbid 846 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  (DECID  x #  y 
<-> DECID  ( Re `  z ) #  y ) )
54ralbidv 2533 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( Re `  z )  ->  ( A. y  e.  RR DECID  x #  y 
<-> 
A. y  e.  RR DECID  (
Re `  z ) #  y ) )
6 triap 16761 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( ( x  < 
y  \/  x  =  y  \/  y  < 
x )  <-> DECID  x #  y )
)
76ralbidva 2529 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  RR  ->  ( A. y  e.  RR  ( x  <  y  \/  x  =  y  \/  y  <  x )  <->  A. y  e.  RR DECID  x #  y ) )
87ralbiia 2547 . . . . . . . . 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 531 . . . . . . . 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 11578 . . . . . . 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 2916 . . . . . 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 533 . . . . . . 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 11578 . . . . . 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 2916 . . . . 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 4097 . . . . . . 7  |-  ( y  =  ( Im `  w )  ->  (
( Im `  z
) #  y  <->  ( Im `  z ) #  ( Im
`  w ) ) )
1817dcbid 846 . . . . . 6  |-  ( y  =  ( Im `  w )  ->  (DECID  (
Im `  z ) #  y 
<-> DECID  ( Im `  z ) #  ( Im `  w
) ) )
19 breq1 4096 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  (
x #  y  <->  ( Im `  z ) #  y ) )
2019dcbid 846 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  (DECID  x #  y 
<-> DECID  ( Im `  z ) #  y ) )
2120ralbidv 2533 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( Im `  z )  ->  ( A. y  e.  RR DECID  x #  y 
<-> 
A. y  e.  RR DECID  (
Im `  z ) #  y ) )
2211imcld 11579 . . . . . . 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 2916 . . . . . 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 11579 . . . . . 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 2916 . . . . 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 944 . . . . 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 11618 . . . . . 6  |-  ( ( z  e.  CC  /\  w  e.  CC )  ->  ( z #  w  <->  ( (
Re `  z ) #  ( Re `  w )  \/  ( Im `  z ) #  ( Im `  w ) ) ) )
2928dcbid 846 . . . . 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 2615 . 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 4097 . . . . . 6  |-  ( w  =  y  ->  (
x #  w  <->  x #  y
) )
3433dcbid 846 . . . . 5  |-  ( w  =  y  ->  (DECID  x #  w 
<-> DECID  x #  y ) )
35 breq1 4096 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  x  ->  (
z #  w  <->  x #  w
) )
3635dcbid 846 . . . . . . 7  |-  ( z  =  x  ->  (DECID  z #  w 
<-> DECID  x #  w ) )
3736ralbidv 2533 . . . . . 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 531 . . . . . . 7  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  x  e.  RR )
4039recnd 8267 . . . . . 6  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  x  e.  CC )
4137, 38, 40rspcdva 2916 . . . . 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 533 . . . . . 6  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  y  e.  RR )
4342recnd 8267 . . . . 5  |-  ( ( A. z  e.  CC  A. w  e.  CC DECID  z #  w  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  y  e.  CC )
4434, 41, 43rspcdva 2916 . . . 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 2615 . 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 716  DECID wdc 842    \/ w3o 1004    = wceq 1398    e. wcel 2202   A.wral 2511   class class class wbr 4093   ` cfv 5333   CCcc 8090   RRcr 8091    < clt 8273   # cap 8820   Recre 11480   Imcim 11481
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 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-sep 4212  ax-pow 4270  ax-pr 4305  ax-un 4536  ax-setind 4641  ax-cnex 8183  ax-resscn 8184  ax-1cn 8185  ax-1re 8186  ax-icn 8187  ax-addcl 8188  ax-addrcl 8189  ax-mulcl 8190  ax-mulrcl 8191  ax-addcom 8192  ax-mulcom 8193  ax-addass 8194  ax-mulass 8195  ax-distr 8196  ax-i2m1 8197  ax-0lt1 8198  ax-1rid 8199  ax-0id 8200  ax-rnegex 8201  ax-precex 8202  ax-cnre 8203  ax-pre-ltirr 8204  ax-pre-ltwlin 8205  ax-pre-lttrn 8206  ax-pre-apti 8207  ax-pre-ltadd 8208  ax-pre-mulgt0 8209  ax-pre-mulext 8210
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2364  df-ne 2404  df-nel 2499  df-ral 2516  df-rex 2517  df-reu 2518  df-rmo 2519  df-rab 2520  df-v 2805  df-sbc 3033  df-dif 3203  df-un 3205  df-in 3207  df-ss 3214  df-pw 3658  df-sn 3679  df-pr 3680  df-op 3682  df-uni 3899  df-br 4094  df-opab 4156  df-mpt 4157  df-id 4396  df-po 4399  df-iso 4400  df-xp 4737  df-rel 4738  df-cnv 4739  df-co 4740  df-dm 4741  df-rn 4742  df-res 4743  df-ima 4744  df-iota 5293  df-fun 5335  df-fn 5336  df-f 5337  df-fv 5341  df-riota 5981  df-ov 6031  df-oprab 6032  df-mpo 6033  df-pnf 8275  df-mnf 8276  df-xr 8277  df-ltxr 8278  df-le 8279  df-sub 8411  df-neg 8412  df-reap 8814  df-ap 8821  df-div 8912  df-2 9261  df-cj 11482  df-re 11483  df-im 11484
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