Theorem elfzodifsumelfzo 10203

Description: If an integer is in a half-open range of nonnegative integers with a difference as upper bound, the sum of the integer with the subtrahend of the difference is in the a half-open range of nonnegative integers containing the minuend of the difference. (Contributed by AV, 13-Nov-2018.)

Assertion

Ref	Expression
elfzodifsumelfzo	|- ( ( M e. ( 0 ... N ) /\ N e. ( 0 ... P ) ) -> ( I e. ( 0..^ ( N - M ) ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) ) )

Proof of Theorem elfzodifsumelfzo

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elfz2nn0 10114	. . 3 |- ( M e. ( 0 ... N ) <-> ( M e. NN0 /\ N e. NN0 /\ M <_ N ) )
2		elfz2nn0 10114	. . . . 5 |- ( N e. ( 0 ... P ) <-> ( N e. NN0 /\ P e. NN0 /\ N <_ P ) )
3		elfzo0 10184	. . . . . . . 8 |- ( I e. ( 0..^ ( N - M ) ) <-> ( I e. NN0 /\ ( N - M ) e. NN /\ I < ( N - M ) ) )
4		nn0z 9275	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( M e. NN0 -> M e. ZZ )
5		nn0z 9275	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( N e. NN0 -> N e. ZZ )
6		znnsub 9306	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> ( M < N <-> ( N - M ) e. NN ) )
7	4, 5, 6	syl2an 289	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> ( M < N <-> ( N - M ) e. NN ) )
8		simpr 110	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) -> I e. NN0 )
9		simpll 527	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) -> M e. NN0 )
10		nn0addcl 9213	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( I e. NN0 /\ M e. NN0 ) -> ( I + M ) e. NN0 )
11	8, 9, 10	syl2anr 290	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) -> ( I + M ) e. NN0 )
12	11	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) /\ ( P e. NN0 /\ N <_ P ) ) -> ( I + M ) e. NN0 )
13		0red 7960	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> 0 e. RR )
14		nn0re 9187	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( M e. NN0 -> M e. RR )
15	14	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> M e. RR )
16		nn0re 9187	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( N e. NN0 -> N e. RR )
17	16	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> N e. RR )
18	13, 15, 17	3jca 1177	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> ( 0 e. RR /\ M e. RR /\ N e. RR ) )
19	18	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) -> ( 0 e. RR /\ M e. RR /\ N e. RR ) )
20		nn0ge0 9203	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( M e. NN0 -> 0 <_ M )
21	20	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> 0 <_ M )
22	21	anim1i 340	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) -> ( 0 <_ M /\ M < N ) )
23		lelttr 8048	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( 0 e. RR /\ M e. RR /\ N e. RR ) -> ( ( 0 <_ M /\ M < N ) -> 0 < N ) )
24	19, 22, 23	sylc 62	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) -> 0 < N )
25	24	ex 115	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> ( M < N -> 0 < N ) )
26		0red 7960	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( ( P e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> 0 e. RR )
27	16	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( ( P e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> N e. RR )
28		nn0re 9187	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 |- ( P e. NN0 -> P e. RR )
29	28	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( ( P e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> P e. RR )
30		ltletr 8049	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( ( 0 e. RR /\ N e. RR /\ P e. RR ) -> ( ( 0 < N /\ N <_ P ) -> 0 < P ) )
31	26, 27, 29, 30	syl3anc 1238	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( ( P e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> ( ( 0 < N /\ N <_ P ) -> 0 < P ) )
32		nn0z 9275	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 |- ( P e. NN0 -> P e. ZZ )
33		elnnz 9265	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 |- ( P e. NN <-> ( P e. ZZ /\ 0 < P ) )
34	33	simplbi2 385	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 |- ( P e. ZZ -> ( 0 < P -> P e. NN ) )
35	32, 34	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 |- ( P e. NN0 -> ( 0 < P -> P e. NN ) )
36	35	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( ( P e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> ( 0 < P -> P e. NN ) )
37	31, 36	syld 45	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( ( P e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> ( ( 0 < N /\ N <_ P ) -> P e. NN ) )
38	37	exp4b 367	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( P e. NN0 -> ( N e. NN0 -> ( 0 < N -> ( N <_ P -> P e. NN ) ) ) )
39	38	com24 87	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( P e. NN0 -> ( N <_ P -> ( 0 < N -> ( N e. NN0 -> P e. NN ) ) ) )
40	39	imp 124	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( P e. NN0 /\ N <_ P ) -> ( 0 < N -> ( N e. NN0 -> P e. NN ) ) )
41	40	com13 80	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( N e. NN0 -> ( 0 < N -> ( ( P e. NN0 /\ N <_ P ) -> P e. NN ) ) )
42	41	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> ( 0 < N -> ( ( P e. NN0 /\ N <_ P ) -> P e. NN ) ) )
43	25, 42	syld 45	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> ( M < N -> ( ( P e. NN0 /\ N <_ P ) -> P e. NN ) ) )
44	43	imp 124	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) -> ( ( P e. NN0 /\ N <_ P ) -> P e. NN ) )
45	44	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) -> ( ( P e. NN0 /\ N <_ P ) -> P e. NN ) )
46	45	imp 124	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) /\ ( P e. NN0 /\ N <_ P ) ) -> P e. NN )
47		nn0re 9187	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( I e. NN0 -> I e. RR )
48	47	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) -> I e. RR )
49	15	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) -> M e. RR )
50		readdcl 7939	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( I e. RR /\ M e. RR ) -> ( I + M ) e. RR )
51	48, 49, 50	syl2anr 290	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) -> ( I + M ) e. RR )
52	51	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) /\ P e. NN0 ) -> ( I + M ) e. RR )
53	17	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) -> N e. RR )
54	53	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) -> N e. RR )
55	54	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) /\ P e. NN0 ) -> N e. RR )
56	28	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) /\ P e. NN0 ) -> P e. RR )
57	52, 55, 56	3jca 1177	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) /\ P e. NN0 ) -> ( ( I + M ) e. RR /\ N e. RR /\ P e. RR ) )
58	57	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) /\ P e. NN0 ) /\ N <_ P ) -> ( ( I + M ) e. RR /\ N e. RR /\ P e. RR ) )
59	47	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ I e. NN0 ) -> I e. RR )
60	15	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ I e. NN0 ) -> M e. RR )
61	17	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ I e. NN0 ) -> N e. RR )
62	59, 60, 61	ltaddsubd 8504	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ I e. NN0 ) -> ( ( I + M ) < N <-> I < ( N - M ) ) )
63	62	exbiri 382	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> ( I e. NN0 -> ( I < ( N - M ) -> ( I + M ) < N ) ) )
64	63	com23 78	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> ( I < ( N - M ) -> ( I e. NN0 -> ( I + M ) < N ) ) )
65	64	impd 254	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> ( ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) -> ( I + M ) < N ) )
66	65	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) -> ( ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) -> ( I + M ) < N ) )
67	66	imp 124	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) -> ( I + M ) < N )
68	67	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) /\ P e. NN0 ) -> ( I + M ) < N )
69	68	anim1i 340	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) /\ P e. NN0 ) /\ N <_ P ) -> ( ( I + M ) < N /\ N <_ P ) )
70		ltletr 8049	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( I + M ) e. RR /\ N e. RR /\ P e. RR ) -> ( ( ( I + M ) < N /\ N <_ P ) -> ( I + M ) < P ) )
71	58, 69, 70	sylc 62	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) /\ P e. NN0 ) /\ N <_ P ) -> ( I + M ) < P )
72	71	anasss 399	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) /\ ( P e. NN0 /\ N <_ P ) ) -> ( I + M ) < P )
73		elfzo0 10184	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( I + M ) e. ( 0..^ P ) <-> ( ( I + M ) e. NN0 /\ P e. NN /\ ( I + M ) < P ) )
74	12, 46, 72, 73	syl3anbrc 1181	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) /\ M < N ) /\ ( I < ( N - M ) /\ I e. NN0 ) ) /\ ( P e. NN0 /\ N <_ P ) ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) )
75	74	exp53 377	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> ( M < N -> ( I < ( N - M ) -> ( I e. NN0 -> ( ( P e. NN0 /\ N <_ P ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) ) ) ) ) )
76	7, 75	sylbird 170	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 ) -> ( ( N - M ) e. NN -> ( I < ( N - M ) -> ( I e. NN0 -> ( ( P e. NN0 /\ N <_ P ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) ) ) ) ) )
77	76	3adant3 1017	. . . . . . . . . 10 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 /\ M <_ N ) -> ( ( N - M ) e. NN -> ( I < ( N - M ) -> ( I e. NN0 -> ( ( P e. NN0 /\ N <_ P ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) ) ) ) ) )
78	77	com14 88	. . . . . . . . 9 |- ( I e. NN0 -> ( ( N - M ) e. NN -> ( I < ( N - M ) -> ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 /\ M <_ N ) -> ( ( P e. NN0 /\ N <_ P ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) ) ) ) ) )
79	78	3imp 1193	. . . . . . . 8 |- ( ( I e. NN0 /\ ( N - M ) e. NN /\ I < ( N - M ) ) -> ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 /\ M <_ N ) -> ( ( P e. NN0 /\ N <_ P ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) ) ) )
80	3, 79	sylbi 121	. . . . . . 7 |- ( I e. ( 0..^ ( N - M ) ) -> ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 /\ M <_ N ) -> ( ( P e. NN0 /\ N <_ P ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) ) ) )
81	80	com13 80	. . . . . 6 |- ( ( P e. NN0 /\ N <_ P ) -> ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 /\ M <_ N ) -> ( I e. ( 0..^ ( N - M ) ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) ) ) )
82	81	3adant1 1015	. . . . 5 |- ( ( N e. NN0 /\ P e. NN0 /\ N <_ P ) -> ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 /\ M <_ N ) -> ( I e. ( 0..^ ( N - M ) ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) ) ) )
83	2, 82	sylbi 121	. . . 4 |- ( N e. ( 0 ... P ) -> ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 /\ M <_ N ) -> ( I e. ( 0..^ ( N - M ) ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) ) ) )
84	83	com12 30	. . 3 |- ( ( M e. NN0 /\ N e. NN0 /\ M <_ N ) -> ( N e. ( 0 ... P ) -> ( I e. ( 0..^ ( N - M ) ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) ) ) )
85	1, 84	sylbi 121	. 2 |- ( M e. ( 0 ... N ) -> ( N e. ( 0 ... P ) -> ( I e. ( 0..^ ( N - M ) ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) ) ) )
86	85	imp 124	1 |- ( ( M e. ( 0 ... N ) /\ N e. ( 0 ... P ) ) -> ( I e. ( 0..^ ( N - M ) ) -> ( I + M ) e. ( 0..^ P ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   /\ w3a 978   e. wcel 2148   class class class wbr 4005  (class class class)co 5877   RRcr 7812   0cc0 7813   + caddc 7816   < clt 7994   <_ cle 7995   - cmin 8130   NNcn 8921   NN0cn0 9178   ZZcz 9255   ...cfz 10010  ..^cfzo 10144

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 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-sep 4123  ax-pow 4176  ax-pr 4211  ax-un 4435  ax-setind 4538  ax-cnex 7904  ax-resscn 7905  ax-1cn 7906  ax-1re 7907  ax-icn 7908  ax-addcl 7909  ax-addrcl 7910  ax-mulcl 7911  ax-addcom 7913  ax-addass 7915  ax-distr 7917  ax-i2m1 7918  ax-0lt1 7919  ax-0id 7921  ax-rnegex 7922  ax-cnre 7924  ax-pre-ltirr 7925  ax-pre-ltwlin 7926  ax-pre-lttrn 7927  ax-pre-ltadd 7929

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rab 2464  df-v 2741  df-sbc 2965  df-csb 3060  df-dif 3133  df-un 3135  df-in 3137  df-ss 3144  df-pw 3579  df-sn 3600  df-pr 3601  df-op 3603  df-uni 3812  df-int 3847  df-iun 3890  df-br 4006  df-opab 4067  df-mpt 4068  df-id 4295  df-xp 4634  df-rel 4635  df-cnv 4636  df-co 4637  df-dm 4638  df-rn 4639  df-res 4640  df-ima 4641  df-iota 5180  df-fun 5220  df-fn 5221  df-f 5222  df-fv 5226  df-riota 5833  df-ov 5880  df-oprab 5881  df-mpo 5882  df-1st 6143  df-2nd 6144  df-pnf 7996  df-mnf 7997  df-xr 7998  df-ltxr 7999  df-le 8000  df-sub 8132  df-neg 8133  df-inn 8922  df-n0 9179  df-z 9256  df-uz 9531  df-fz 10011  df-fzo 10145

This theorem is referenced by:  elfzom1elp1fzo  10204