Theorem exfzdc 10446

Description: Decidability of the existence of an integer defined by a decidable proposition. (Contributed by Jim Kingdon, 28-Jan-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
exfzdc.1	|- ( ph -> M e. ZZ )
exfzdc.2	|- ( ph -> N e. ZZ )
exfzdc.3	|- ( ( ph /\ n e. ( M ... N ) ) -> DECID ps )

Assertion

Ref	Expression
exfzdc	|- ( ph -> DECID E. n e. ( M ... N ) ps )

Distinct variable groups:   n, M   n, N   ph, n

Allowed substitution hint:   ps( n)

Proof of Theorem exfzdc

Dummy variables w y are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		exfzdc.1	. . . . 5 |- ( ph -> M e. ZZ )
2		exfzdc.2	. . . . 5 |- ( ph -> N e. ZZ )
3		eluz 9735	. . . . 5 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> ( N e. ( ZZ>= ` M ) <-> M <_ N ) )
4	1, 2, 3	syl2anc 411	. . . 4 |- ( ph -> ( N e. ( ZZ>= ` M ) <-> M <_ N ) )
5	4	biimpar 297	. . 3 |- ( ( ph /\ M <_ N ) -> N e. ( ZZ>= ` M ) )
6		simpl 109	. . 3 |- ( ( ph /\ M <_ N ) -> ph )
7		eluzfz2 10228	. . . 4 |- ( N e. ( ZZ>= ` M ) -> N e. ( M ... N ) )
8		oveq2 6009	. . . . . . . 8 |- ( w = M -> ( M ... w ) = ( M ... M ) )
9	8	rexeqdv 2735	. . . . . . 7 |- ( w = M -> ( E. n e. ( M ... w ) ps <-> E. n e. ( M ... M ) ps ) )
10	9	dcbid 843	. . . . . 6 |- ( w = M -> (DECID E. n e. ( M ... w ) ps <-> DECID E. n e. ( M ... M ) ps ) )
11	10	imbi2d 230	. . . . 5 |- ( w = M -> ( ( ph -> DECID E. n e. ( M ... w ) ps ) <-> ( ph -> DECID E. n e. ( M ... M ) ps ) ) )
12		oveq2 6009	. . . . . . . 8 |- ( w = y -> ( M ... w ) = ( M ... y ) )
13	12	rexeqdv 2735	. . . . . . 7 |- ( w = y -> ( E. n e. ( M ... w ) ps <-> E. n e. ( M ... y ) ps ) )
14	13	dcbid 843	. . . . . 6 |- ( w = y -> (DECID E. n e. ( M ... w ) ps <-> DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) )
15	14	imbi2d 230	. . . . 5 |- ( w = y -> ( ( ph -> DECID E. n e. ( M ... w ) ps ) <-> ( ph -> DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) ) )
16		oveq2 6009	. . . . . . . 8 |- ( w = ( y + 1 ) -> ( M ... w ) = ( M ... ( y + 1 ) ) )
17	16	rexeqdv 2735	. . . . . . 7 |- ( w = ( y + 1 ) -> ( E. n e. ( M ... w ) ps <-> E. n e. ( M ... ( y + 1 ) ) ps ) )
18	17	dcbid 843	. . . . . 6 |- ( w = ( y + 1 ) -> (DECID E. n e. ( M ... w ) ps <-> DECID E. n e. ( M ... ( y + 1 ) ) ps ) )
19	18	imbi2d 230	. . . . 5 |- ( w = ( y + 1 ) -> ( ( ph -> DECID E. n e. ( M ... w ) ps ) <-> ( ph -> DECID E. n e. ( M ... ( y + 1 ) ) ps ) ) )
20		oveq2 6009	. . . . . . . 8 |- ( w = N -> ( M ... w ) = ( M ... N ) )
21	20	rexeqdv 2735	. . . . . . 7 |- ( w = N -> ( E. n e. ( M ... w ) ps <-> E. n e. ( M ... N ) ps ) )
22	21	dcbid 843	. . . . . 6 |- ( w = N -> (DECID E. n e. ( M ... w ) ps <-> DECID E. n e. ( M ... N ) ps ) )
23	22	imbi2d 230	. . . . 5 |- ( w = N -> ( ( ph -> DECID E. n e. ( M ... w ) ps ) <-> ( ph -> DECID E. n e. ( M ... N ) ps ) ) )
24		eluzfz1 10227	. . . . . . . . 9 |- ( N e. ( ZZ>= ` M ) -> M e. ( M ... N ) )
25	24	adantl 277	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ N e. ( ZZ>= ` M ) ) -> M e. ( M ... N ) )
26		exfzdc.3	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ n e. ( M ... N ) ) -> DECID ps )
27	26	ralrimiva 2603	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> A. n e. ( M ... N )DECID ps )
28	27	adantr 276	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ N e. ( ZZ>= ` M ) ) -> A. n e. ( M ... N )DECID ps )
29		nfsbc1v 3047	. . . . . . . . . 10 |- F/ n [. M / n ]. ps
30	29	nfdc 1705	. . . . . . . . 9 |- F/ nDECID [. M / n ]. ps
31		sbceq1a 3038	. . . . . . . . . 10 |- ( n = M -> ( ps <-> [. M / n ]. ps ) )
32	31	dcbid 843	. . . . . . . . 9 |- ( n = M -> (DECID ps <-> DECID [. M / n ]. ps ) )
33	30, 32	rspc 2901	. . . . . . . 8 |- ( M e. ( M ... N ) -> ( A. n e. ( M ... N )DECID ps -> DECID [. M / n ]. ps ) )
34	25, 28, 33	sylc 62	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ N e. ( ZZ>= ` M ) ) -> DECID [. M / n ]. ps )
35	1	adantr 276	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ N e. ( ZZ>= ` M ) ) -> M e. ZZ )
36		fzsn 10262	. . . . . . . . . . 11 |- ( M e. ZZ -> ( M ... M ) = { M } )
37	35, 36	syl 14	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ N e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( M ... M ) = { M } )
38	37	rexeqdv 2735	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ N e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( E. n e. ( M ... M ) ps <-> E. n e. { M } ps ) )
39		rexsns 3705	. . . . . . . . 9 |- ( E. n e. { M } ps <-> [. M / n ]. ps )
40	38, 39	bitrdi 196	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ N e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( E. n e. ( M ... M ) ps <-> [. M / n ]. ps ) )
41	40	dcbid 843	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ N e. ( ZZ>= ` M ) ) -> (DECID E. n e. ( M ... M ) ps <-> DECID [. M / n ]. ps ) )
42	34, 41	mpbird 167	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ N e. ( ZZ>= ` M ) ) -> DECID E. n e. ( M ... M ) ps )
43	42	expcom 116	. . . . 5 |- ( N e. ( ZZ>= ` M ) -> ( ph -> DECID E. n e. ( M ... M ) ps ) )
44		simpr 110	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( y e. ( M..^ N ) /\ ph ) /\ DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) -> DECID E. n e. ( M ... y ) ps )
45		fzofzp1 10433	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( y e. ( M..^ N ) -> ( y + 1 ) e. ( M ... N ) )
46	45	ad2antrr 488	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( y e. ( M..^ N ) /\ ph ) /\ DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) -> ( y + 1 ) e. ( M ... N ) )
47	27	ad2antlr 489	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( y e. ( M..^ N ) /\ ph ) /\ DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) -> A. n e. ( M ... N )DECID ps )
48		nfsbc1v 3047	. . . . . . . . . . . . . 14 |- F/ n [. ( y + 1 ) / n ]. ps
49	48	nfdc 1705	. . . . . . . . . . . . 13 |- F/ nDECID [. ( y + 1 ) / n ]. ps
50		sbceq1a 3038	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( n = ( y + 1 ) -> ( ps <-> [. ( y + 1 ) / n ]. ps ) )
51	50	dcbid 843	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( n = ( y + 1 ) -> (DECID ps <-> DECID [. ( y + 1 ) / n ]. ps ) )
52	49, 51	rspc 2901	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( y + 1 ) e. ( M ... N ) -> ( A. n e. ( M ... N )DECID ps -> DECID [. ( y + 1 ) / n ]. ps ) )
53	46, 47, 52	sylc 62	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( y e. ( M..^ N ) /\ ph ) /\ DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) -> DECID [. ( y + 1 ) / n ]. ps )
54		rexsns 3705	. . . . . . . . . . . 12 |- ( E. n e. { ( y + 1 ) } ps <-> [. ( y + 1 ) / n ]. ps )
55	54	dcbii 845	. . . . . . . . . . 11 |- (DECID E. n e. { ( y + 1 ) } ps <-> DECID [. ( y + 1 ) / n ]. ps )
56	53, 55	sylibr 134	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( y e. ( M..^ N ) /\ ph ) /\ DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) -> DECID E. n e. { ( y + 1 ) } ps )
57		dcor 941	. . . . . . . . . 10 |- (DECID E. n e. ( M ... y ) ps -> (DECID E. n e. { ( y + 1 ) } ps -> DECID ( E. n e. ( M ... y ) ps \/ E. n e. { ( y + 1 ) } ps ) ) )
58	44, 56, 57	sylc 62	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( y e. ( M..^ N ) /\ ph ) /\ DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) -> DECID ( E. n e. ( M ... y ) ps \/ E. n e. { ( y + 1 ) } ps ) )
59		rexun 3384	. . . . . . . . . 10 |- ( E. n e. ( ( M ... y ) u. { ( y + 1 ) } ) ps <-> ( E. n e. ( M ... y ) ps \/ E. n e. { ( y + 1 ) } ps ) )
60	59	dcbii 845	. . . . . . . . 9 |- (DECID E. n e. ( ( M ... y ) u. { ( y + 1 ) } ) ps <-> DECID ( E. n e. ( M ... y ) ps \/ E. n e. { ( y + 1 ) } ps ) )
61	58, 60	sylibr 134	. . . . . . . 8 |- ( ( ( y e. ( M..^ N ) /\ ph ) /\ DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) -> DECID E. n e. ( ( M ... y ) u. { ( y + 1 ) } ) ps )
62		elfzouz 10347	. . . . . . . . . . . 12 |- ( y e. ( M..^ N ) -> y e. ( ZZ>= ` M ) )
63	62	ad2antrr 488	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( y e. ( M..^ N ) /\ ph ) /\ DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) -> y e. ( ZZ>= ` M ) )
64		fzsuc 10265	. . . . . . . . . . 11 |- ( y e. ( ZZ>= ` M ) -> ( M ... ( y + 1 ) ) = ( ( M ... y ) u. { ( y + 1 ) } ) )
65	63, 64	syl 14	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( y e. ( M..^ N ) /\ ph ) /\ DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) -> ( M ... ( y + 1 ) ) = ( ( M ... y ) u. { ( y + 1 ) } ) )
66	65	rexeqdv 2735	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( y e. ( M..^ N ) /\ ph ) /\ DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) -> ( E. n e. ( M ... ( y + 1 ) ) ps <-> E. n e. ( ( M ... y ) u. { ( y + 1 ) } ) ps ) )
67	66	dcbid 843	. . . . . . . 8 |- ( ( ( y e. ( M..^ N ) /\ ph ) /\ DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) -> (DECID E. n e. ( M ... ( y + 1 ) ) ps <-> DECID E. n e. ( ( M ... y ) u. { ( y + 1 ) } ) ps ) )
68	61, 67	mpbird 167	. . . . . . 7 |- ( ( ( y e. ( M..^ N ) /\ ph ) /\ DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) -> DECID E. n e. ( M ... ( y + 1 ) ) ps )
69	68	exp31 364	. . . . . 6 |- ( y e. ( M..^ N ) -> ( ph -> (DECID E. n e. ( M ... y ) ps -> DECID E. n e. ( M ... ( y + 1 ) ) ps ) ) )
70	69	a2d 26	. . . . 5 |- ( y e. ( M..^ N ) -> ( ( ph -> DECID E. n e. ( M ... y ) ps ) -> ( ph -> DECID E. n e. ( M ... ( y + 1 ) ) ps ) ) )
71	11, 15, 19, 23, 43, 70	fzind2 10445	. . . 4 |- ( N e. ( M ... N ) -> ( ph -> DECID E. n e. ( M ... N ) ps ) )
72	7, 71	syl 14	. . 3 |- ( N e. ( ZZ>= ` M ) -> ( ph -> DECID E. n e. ( M ... N ) ps ) )
73	5, 6, 72	sylc 62	. 2 |- ( ( ph /\ M <_ N ) -> DECID E. n e. ( M ... N ) ps )
74		rex0 3509	. . . . 5 |- -. E. n e. (/) ps
75		zltnle 9492	. . . . . . . . 9 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. ZZ ) -> ( N < M <-> -. M <_ N ) )
76	2, 1, 75	syl2anc 411	. . . . . . . 8 |- ( ph -> ( N < M <-> -. M <_ N ) )
77	76	biimpar 297	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ -. M <_ N ) -> N < M )
78		fzn 10238	. . . . . . . . 9 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> ( N < M <-> ( M ... N ) = (/) ) )
79	1, 2, 78	syl2anc 411	. . . . . . . 8 |- ( ph -> ( N < M <-> ( M ... N ) = (/) ) )
80	79	adantr 276	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ -. M <_ N ) -> ( N < M <-> ( M ... N ) = (/) ) )
81	77, 80	mpbid 147	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ -. M <_ N ) -> ( M ... N ) = (/) )
82	81	rexeqdv 2735	. . . . 5 |- ( ( ph /\ -. M <_ N ) -> ( E. n e. ( M ... N ) ps <-> E. n e. (/) ps ) )
83	74, 82	mtbiri 679	. . . 4 |- ( ( ph /\ -. M <_ N ) -> -. E. n e. ( M ... N ) ps )
84	83	olcd 739	. . 3 |- ( ( ph /\ -. M <_ N ) -> ( E. n e. ( M ... N ) ps \/ -. E. n e. ( M ... N ) ps ) )
85		df-dc 840	. . 3 |- (DECID E. n e. ( M ... N ) ps <-> ( E. n e. ( M ... N ) ps \/ -. E. n e. ( M ... N ) ps ) )
86	84, 85	sylibr 134	. 2 |- ( ( ph /\ -. M <_ N ) -> DECID E. n e. ( M ... N ) ps )
87		zdcle 9523	. . . 4 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> DECID M <_ N )
88		exmiddc 841	. . . 4 |- (DECID M <_ N -> ( M <_ N \/ -. M <_ N ) )
89	87, 88	syl 14	. . 3 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> ( M <_ N \/ -. M <_ N ) )
90	1, 2, 89	syl2anc 411	. 2 |- ( ph -> ( M <_ N \/ -. M <_ N ) )
91	73, 86, 90	mpjaodan 803	1 |- ( ph -> DECID E. n e. ( M ... N ) ps )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   \/ wo 713  DECID wdc 839   = wceq 1395   e. wcel 2200   A.wral 2508   E.wrex 2509   [.wsbc 3028   u. cun 3195   (/)c0 3491   {csn 3666   class class class wbr 4083   ` cfv 5318  (class class class)co 6001   1c1 8000   + caddc 8002   < clt 8181   <_ cle 8182   ZZcz 9446   ZZ>=cuz 9722   ...cfz 10204  ..^cfzo 10338

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 4202  ax-pow 4258  ax-pr 4293  ax-un 4524  ax-setind 4629  ax-cnex 8090  ax-resscn 8091  ax-1cn 8092  ax-1re 8093  ax-icn 8094  ax-addcl 8095  ax-addrcl 8096  ax-mulcl 8097  ax-addcom 8099  ax-addass 8101  ax-distr 8103  ax-i2m1 8104  ax-0lt1 8105  ax-0id 8107  ax-rnegex 8108  ax-cnre 8110  ax-pre-ltirr 8111  ax-pre-ltwlin 8112  ax-pre-lttrn 8113  ax-pre-apti 8114  ax-pre-ltadd 8115

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-rab 2517  df-v 2801  df-sbc 3029  df-csb 3125  df-dif 3199  df-un 3201  df-in 3203  df-ss 3210  df-nul 3492  df-pw 3651  df-sn 3672  df-pr 3673  df-op 3675  df-uni 3889  df-int 3924  df-iun 3967  df-br 4084  df-opab 4146  df-mpt 4147  df-id 4384  df-xp 4725  df-rel 4726  df-cnv 4727  df-co 4728  df-dm 4729  df-rn 4730  df-res 4731  df-ima 4732  df-iota 5278  df-fun 5320  df-fn 5321  df-f 5322  df-fv 5326  df-riota 5954  df-ov 6004  df-oprab 6005  df-mpo 6006  df-1st 6286  df-2nd 6287  df-pnf 8183  df-mnf 8184  df-xr 8185  df-ltxr 8186  df-le 8187  df-sub 8319  df-neg 8320  df-inn 9111  df-n0 9370  df-z 9447  df-uz 9723  df-fz 10205  df-fzo 10339

This theorem is referenced by:  prmind2  12642  4sqlemafi  12918  4sqexercise1  12921  4sqexercise2  12922  4sqlemsdc  12923