Theorem fzind 9693

Description: Induction on the integers from M to N inclusive . The first four hypotheses give us the substitution instances we need; the last two are the basis and the induction step. (Contributed by Paul Chapman, 31-Mar-2011.)

Hypotheses

Ref	Expression
fzind.1	|- ( x = M -> ( ph <-> ps ) )
fzind.2	|- ( x = y -> ( ph <-> ch ) )
fzind.3	|- ( x = ( y + 1 ) -> ( ph <-> th ) )
fzind.4	|- ( x = K -> ( ph <-> ta ) )
fzind.5	|- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ /\ M <_ N ) -> ps )
fzind.6	|- ( ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ ( y e. ZZ /\ M <_ y /\ y < N ) ) -> ( ch -> th ) )

Assertion

Ref	Expression
fzind	|- ( ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ ( K e. ZZ /\ M <_ K /\ K <_ N ) ) -> ta )

Distinct variable groups:   x, K   x, M, y   x, N, y   ch, x   ph, y   ps, x   ta, x   th, x

Allowed substitution hints:   ph( x)   ps( y)   ch( y)   th( y)   ta( y)   K( y)

Proof of Theorem fzind

Step	Hyp	Ref	Expression
1		breq1 4112	. . . . . . . . . . 11 |- ( x = M -> ( x <_ N <-> M <_ N ) )
2	1	anbi2d 464	. . . . . . . . . 10 |- ( x = M -> ( ( N e. ZZ /\ x <_ N ) <-> ( N e. ZZ /\ M <_ N ) ) )
3		fzind.1	. . . . . . . . . 10 |- ( x = M -> ( ph <-> ps ) )
4	2, 3	imbi12d 234	. . . . . . . . 9 |- ( x = M -> ( ( ( N e. ZZ /\ x <_ N ) -> ph ) <-> ( ( N e. ZZ /\ M <_ N ) -> ps ) ) )
5		breq1 4112	. . . . . . . . . . 11 |- ( x = y -> ( x <_ N <-> y <_ N ) )
6	5	anbi2d 464	. . . . . . . . . 10 |- ( x = y -> ( ( N e. ZZ /\ x <_ N ) <-> ( N e. ZZ /\ y <_ N ) ) )
7		fzind.2	. . . . . . . . . 10 |- ( x = y -> ( ph <-> ch ) )
8	6, 7	imbi12d 234	. . . . . . . . 9 |- ( x = y -> ( ( ( N e. ZZ /\ x <_ N ) -> ph ) <-> ( ( N e. ZZ /\ y <_ N ) -> ch ) ) )
9		breq1 4112	. . . . . . . . . . 11 |- ( x = ( y + 1 ) -> ( x <_ N <-> ( y + 1 ) <_ N ) )
10	9	anbi2d 464	. . . . . . . . . 10 |- ( x = ( y + 1 ) -> ( ( N e. ZZ /\ x <_ N ) <-> ( N e. ZZ /\ ( y + 1 ) <_ N ) ) )
11		fzind.3	. . . . . . . . . 10 |- ( x = ( y + 1 ) -> ( ph <-> th ) )
12	10, 11	imbi12d 234	. . . . . . . . 9 |- ( x = ( y + 1 ) -> ( ( ( N e. ZZ /\ x <_ N ) -> ph ) <-> ( ( N e. ZZ /\ ( y + 1 ) <_ N ) -> th ) ) )
13		breq1 4112	. . . . . . . . . . 11 |- ( x = K -> ( x <_ N <-> K <_ N ) )
14	13	anbi2d 464	. . . . . . . . . 10 |- ( x = K -> ( ( N e. ZZ /\ x <_ N ) <-> ( N e. ZZ /\ K <_ N ) ) )
15		fzind.4	. . . . . . . . . 10 |- ( x = K -> ( ph <-> ta ) )
16	14, 15	imbi12d 234	. . . . . . . . 9 |- ( x = K -> ( ( ( N e. ZZ /\ x <_ N ) -> ph ) <-> ( ( N e. ZZ /\ K <_ N ) -> ta ) ) )
17		fzind.5	. . . . . . . . . 10 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ /\ M <_ N ) -> ps )
18	17	3expib 1233	. . . . . . . . 9 |- ( M e. ZZ -> ( ( N e. ZZ /\ M <_ N ) -> ps ) )
19		zre 9581	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( y e. ZZ -> y e. RR )
20		zre 9581	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( N e. ZZ -> N e. RR )
21		p1le 9123	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( y e. RR /\ N e. RR /\ ( y + 1 ) <_ N ) -> y <_ N )
22	21	3expia 1232	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( y e. RR /\ N e. RR ) -> ( ( y + 1 ) <_ N -> y <_ N ) )
23	19, 20, 22	syl2an 289	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( y e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> ( ( y + 1 ) <_ N -> y <_ N ) )
24	23	imdistanda 448	. . . . . . . . . . . 12 |- ( y e. ZZ -> ( ( N e. ZZ /\ ( y + 1 ) <_ N ) -> ( N e. ZZ /\ y <_ N ) ) )
25	24	imim1d 75	. . . . . . . . . . 11 |- ( y e. ZZ -> ( ( ( N e. ZZ /\ y <_ N ) -> ch ) -> ( ( N e. ZZ /\ ( y + 1 ) <_ N ) -> ch ) ) )
26	25	3ad2ant2 1046	. . . . . . . . . 10 |- ( ( M e. ZZ /\ y e. ZZ /\ M <_ y ) -> ( ( ( N e. ZZ /\ y <_ N ) -> ch ) -> ( ( N e. ZZ /\ ( y + 1 ) <_ N ) -> ch ) ) )
27		zltp1le 9632	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( y e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> ( y < N <-> ( y + 1 ) <_ N ) )
28	27	adantlr 477	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( ( y e. ZZ /\ M <_ y ) /\ N e. ZZ ) -> ( y < N <-> ( y + 1 ) <_ N ) )
29	28	expcom 116	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( N e. ZZ -> ( ( y e. ZZ /\ M <_ y ) -> ( y < N <-> ( y + 1 ) <_ N ) ) )
30	29	pm5.32d 450	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( N e. ZZ -> ( ( ( y e. ZZ /\ M <_ y ) /\ y < N ) <-> ( ( y e. ZZ /\ M <_ y ) /\ ( y + 1 ) <_ N ) ) )
31	30	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> ( ( ( y e. ZZ /\ M <_ y ) /\ y < N ) <-> ( ( y e. ZZ /\ M <_ y ) /\ ( y + 1 ) <_ N ) ) )
32		fzind.6	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ ( y e. ZZ /\ M <_ y /\ y < N ) ) -> ( ch -> th ) )
33	32	expcom 116	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( y e. ZZ /\ M <_ y /\ y < N ) -> ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> ( ch -> th ) ) )
34	33	3expa 1230	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ( y e. ZZ /\ M <_ y ) /\ y < N ) -> ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> ( ch -> th ) ) )
35	34	com12 30	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> ( ( ( y e. ZZ /\ M <_ y ) /\ y < N ) -> ( ch -> th ) ) )
36	31, 35	sylbird 170	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> ( ( ( y e. ZZ /\ M <_ y ) /\ ( y + 1 ) <_ N ) -> ( ch -> th ) ) )
37	36	ex 115	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( M e. ZZ -> ( N e. ZZ -> ( ( ( y e. ZZ /\ M <_ y ) /\ ( y + 1 ) <_ N ) -> ( ch -> th ) ) ) )
38	37	com23 78	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( M e. ZZ -> ( ( ( y e. ZZ /\ M <_ y ) /\ ( y + 1 ) <_ N ) -> ( N e. ZZ -> ( ch -> th ) ) ) )
39	38	expd 258	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( M e. ZZ -> ( ( y e. ZZ /\ M <_ y ) -> ( ( y + 1 ) <_ N -> ( N e. ZZ -> ( ch -> th ) ) ) ) )
40	39	3impib 1228	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( M e. ZZ /\ y e. ZZ /\ M <_ y ) -> ( ( y + 1 ) <_ N -> ( N e. ZZ -> ( ch -> th ) ) ) )
41	40	com23 78	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( M e. ZZ /\ y e. ZZ /\ M <_ y ) -> ( N e. ZZ -> ( ( y + 1 ) <_ N -> ( ch -> th ) ) ) )
42	41	impd 254	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( M e. ZZ /\ y e. ZZ /\ M <_ y ) -> ( ( N e. ZZ /\ ( y + 1 ) <_ N ) -> ( ch -> th ) ) )
43	42	a2d 26	. . . . . . . . . 10 |- ( ( M e. ZZ /\ y e. ZZ /\ M <_ y ) -> ( ( ( N e. ZZ /\ ( y + 1 ) <_ N ) -> ch ) -> ( ( N e. ZZ /\ ( y + 1 ) <_ N ) -> th ) ) )
44	26, 43	syld 45	. . . . . . . . 9 |- ( ( M e. ZZ /\ y e. ZZ /\ M <_ y ) -> ( ( ( N e. ZZ /\ y <_ N ) -> ch ) -> ( ( N e. ZZ /\ ( y + 1 ) <_ N ) -> th ) ) )
45	4, 8, 12, 16, 18, 44	uzind 9689	. . . . . . . 8 |- ( ( M e. ZZ /\ K e. ZZ /\ M <_ K ) -> ( ( N e. ZZ /\ K <_ N ) -> ta ) )
46	45	expcomd 1487	. . . . . . 7 |- ( ( M e. ZZ /\ K e. ZZ /\ M <_ K ) -> ( K <_ N -> ( N e. ZZ -> ta ) ) )
47	46	3expb 1231	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ ( K e. ZZ /\ M <_ K ) ) -> ( K <_ N -> ( N e. ZZ -> ta ) ) )
48	47	expcom 116	. . . . 5 |- ( ( K e. ZZ /\ M <_ K ) -> ( M e. ZZ -> ( K <_ N -> ( N e. ZZ -> ta ) ) ) )
49	48	com23 78	. . . 4 |- ( ( K e. ZZ /\ M <_ K ) -> ( K <_ N -> ( M e. ZZ -> ( N e. ZZ -> ta ) ) ) )
50	49	3impia 1227	. . 3 |- ( ( K e. ZZ /\ M <_ K /\ K <_ N ) -> ( M e. ZZ -> ( N e. ZZ -> ta ) ) )
51	50	impd 254	. 2 |- ( ( K e. ZZ /\ M <_ K /\ K <_ N ) -> ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> ta ) )
52	51	impcom 125	1 |- ( ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ ( K e. ZZ /\ M <_ K /\ K <_ N ) ) -> ta )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   /\ w3a 1005   = wceq 1398   e. wcel 2203   class class class wbr 4109  (class class class)co 6050   RRcr 8126   1c1 8128   + caddc 8130   < clt 8308   <_ cle 8309   ZZcz 9577

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 2205  ax-14 2206  ax-ext 2214  ax-sep 4228  ax-pow 4287  ax-pr 4322  ax-un 4554  ax-setind 4659  ax-cnex 8218  ax-resscn 8219  ax-1cn 8220  ax-1re 8221  ax-icn 8222  ax-addcl 8223  ax-addrcl 8224  ax-mulcl 8225  ax-addcom 8227  ax-addass 8229  ax-distr 8231  ax-i2m1 8232  ax-0lt1 8233  ax-0id 8235  ax-rnegex 8236  ax-cnre 8238  ax-pre-ltirr 8239  ax-pre-ltwlin 8240  ax-pre-lttrn 8241  ax-pre-ltadd 8243

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2083  df-mo 2084  df-clab 2219  df-cleq 2225  df-clel 2228  df-nfc 2373  df-ne 2413  df-nel 2508  df-ral 2525  df-rex 2526  df-reu 2527  df-rab 2529  df-v 2815  df-sbc 3043  df-dif 3213  df-un 3215  df-in 3217  df-ss 3224  df-pw 3671  df-sn 3695  df-pr 3696  df-op 3698  df-uni 3915  df-int 3950  df-br 4110  df-opab 4172  df-id 4414  df-xp 4755  df-rel 4756  df-cnv 4757  df-co 4758  df-dm 4759  df-iota 5312  df-fun 5354  df-fv 5360  df-riota 6003  df-ov 6053  df-oprab 6054  df-mpo 6055  df-pnf 8310  df-mnf 8311  df-xr 8312  df-ltxr 8313  df-le 8314  df-sub 8446  df-neg 8447  df-inn 9238  df-n0 9497  df-z 9578

This theorem is referenced by:  fnn0ind  9694  fzind2  10585