Theorem nninfdclemlt 12668

Description: Lemma for nninfdc 12670. The function from nninfdclemf 12666 is strictly monotonic. (Contributed by Jim Kingdon, 24-Sep-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
nninfdclemf.a	|- ( ph -> A C_ NN )
nninfdclemf.dc	|- ( ph -> A. x e. NN DECID x e. A )
nninfdclemf.nb	|- ( ph -> A. m e. NN E. n e. A m < n )
nninfdclemf.j	|- ( ph -> ( J e. A /\ 1 < J ) )
nninfdclemf.f	|- F = seq 1 ( ( y e. NN , z e. NN |-> inf ( ( A i^i ( ZZ>= ` ( y + 1 ) ) ) , RR , < ) ) , ( i e. NN |-> J ) )
nninfdclemlt.u	|- ( ph -> U e. NN )
nninfdclemlt.v	|- ( ph -> V e. NN )
nninfdclemlt.lt	|- ( ph -> U < V )

Assertion

Ref	Expression
nninfdclemlt	|- ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` V ) )

Distinct variable groups:   A, m, n   x, A   y, A, z   m, F, n   x, F   y, F, z   i, J   U, i   U, m, n   x, U   y, U, z   y, J, z

Allowed substitution hints:   ph( x, y, z, i, m, n)   A( i)   F( i)   J( x, m, n)   V( x, y, z, i, m, n)

Proof of Theorem nninfdclemlt

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nninfdclemlt.u	. . . . . 6 |- ( ph -> U e. NN )
2	1	peano2nnd 9005	. . . . 5 |- ( ph -> ( U + 1 ) e. NN )
3	2	nnzd 9447	. . . 4 |- ( ph -> ( U + 1 ) e. ZZ )
4		nninfdclemlt.v	. . . . 5 |- ( ph -> V e. NN )
5	4	nnzd 9447	. . . 4 |- ( ph -> V e. ZZ )
6		nninfdclemlt.lt	. . . . 5 |- ( ph -> U < V )
7		nnltp1le 9386	. . . . . 6 |- ( ( U e. NN /\ V e. NN ) -> ( U < V <-> ( U + 1 ) <_ V ) )
8	1, 4, 7	syl2anc 411	. . . . 5 |- ( ph -> ( U < V <-> ( U + 1 ) <_ V ) )
9	6, 8	mpbid 147	. . . 4 |- ( ph -> ( U + 1 ) <_ V )
10		eluz2 9607	. . . 4 |- ( V e. ( ZZ>= ` ( U + 1 ) ) <-> ( ( U + 1 ) e. ZZ /\ V e. ZZ /\ ( U + 1 ) <_ V ) )
11	3, 5, 9, 10	syl3anbrc 1183	. . 3 |- ( ph -> V e. ( ZZ>= ` ( U + 1 ) ) )
12		eluzfz2 10107	. . 3 |- ( V e. ( ZZ>= ` ( U + 1 ) ) -> V e. ( ( U + 1 ) ... V ) )
13	11, 12	syl 14	. 2 |- ( ph -> V e. ( ( U + 1 ) ... V ) )
14		fveq2 5558	. . . . 5 |- ( w = ( U + 1 ) -> ( F ` w ) = ( F ` ( U + 1 ) ) )
15	14	breq2d 4045	. . . 4 |- ( w = ( U + 1 ) -> ( ( F ` U ) < ( F ` w ) <-> ( F ` U ) < ( F ` ( U + 1 ) ) ) )
16	15	imbi2d 230	. . 3 |- ( w = ( U + 1 ) -> ( ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` w ) ) <-> ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` ( U + 1 ) ) ) ) )
17		fveq2 5558	. . . . 5 |- ( w = k -> ( F ` w ) = ( F ` k ) )
18	17	breq2d 4045	. . . 4 |- ( w = k -> ( ( F ` U ) < ( F ` w ) <-> ( F ` U ) < ( F ` k ) ) )
19	18	imbi2d 230	. . 3 |- ( w = k -> ( ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` w ) ) <-> ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` k ) ) ) )
20		fveq2 5558	. . . . 5 |- ( w = ( k + 1 ) -> ( F ` w ) = ( F ` ( k + 1 ) ) )
21	20	breq2d 4045	. . . 4 |- ( w = ( k + 1 ) -> ( ( F ` U ) < ( F ` w ) <-> ( F ` U ) < ( F ` ( k + 1 ) ) ) )
22	21	imbi2d 230	. . 3 |- ( w = ( k + 1 ) -> ( ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` w ) ) <-> ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` ( k + 1 ) ) ) ) )
23		fveq2 5558	. . . . 5 |- ( w = V -> ( F ` w ) = ( F ` V ) )
24	23	breq2d 4045	. . . 4 |- ( w = V -> ( ( F ` U ) < ( F ` w ) <-> ( F ` U ) < ( F ` V ) ) )
25	24	imbi2d 230	. . 3 |- ( w = V -> ( ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` w ) ) <-> ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` V ) ) ) )
26		nninfdclemf.a	. . . . 5 |- ( ph -> A C_ NN )
27		nninfdclemf.dc	. . . . 5 |- ( ph -> A. x e. NN DECID x e. A )
28		nninfdclemf.nb	. . . . 5 |- ( ph -> A. m e. NN E. n e. A m < n )
29		nninfdclemf.j	. . . . 5 |- ( ph -> ( J e. A /\ 1 < J ) )
30		nninfdclemf.f	. . . . 5 |- F = seq 1 ( ( y e. NN , z e. NN |-> inf ( ( A i^i ( ZZ>= ` ( y + 1 ) ) ) , RR , < ) ) , ( i e. NN |-> J ) )
31	26, 27, 28, 29, 30, 1	nninfdclemp1 12667	. . . 4 |- ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` ( U + 1 ) ) )
32	31	a1i 9	. . 3 |- ( V e. ( ZZ>= ` ( U + 1 ) ) -> ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` ( U + 1 ) ) ) )
33	26	ad2antrr 488	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> A C_ NN )
34	26, 27, 28, 29, 30	nninfdclemf 12666	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> F : NN --> A )
35	34	ad2antrr 488	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> F : NN --> A )
36	1	ad2antrr 488	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> U e. NN )
37	35, 36	ffvelcdmd 5698	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( F ` U ) e. A )
38	33, 37	sseldd 3184	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( F ` U ) e. NN )
39	38	nnred 9003	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( F ` U ) e. RR )
40		elfzoelz 10222	. . . . . . . . . . . 12 |- ( k e. ( ( U + 1 )..^ V ) -> k e. ZZ )
41	40	ad2antlr 489	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> k e. ZZ )
42		1red 8041	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> 1 e. RR )
43	2	nnred 9003	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( U + 1 ) e. RR )
44	43	ad2antrr 488	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( U + 1 ) e. RR )
45	41	zred 9448	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> k e. RR )
46	2	nnge1d 9033	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> 1 <_ ( U + 1 ) )
47	46	ad2antrr 488	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> 1 <_ ( U + 1 ) )
48		elfzole1 10231	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( k e. ( ( U + 1 )..^ V ) -> ( U + 1 ) <_ k )
49	48	ad2antlr 489	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( U + 1 ) <_ k )
50	42, 44, 45, 47, 49	letrd 8150	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> 1 <_ k )
51		elnnz1 9349	. . . . . . . . . . 11 |- ( k e. NN <-> ( k e. ZZ /\ 1 <_ k ) )
52	41, 50, 51	sylanbrc 417	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> k e. NN )
53	35, 52	ffvelcdmd 5698	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( F ` k ) e. A )
54	33, 53	sseldd 3184	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( F ` k ) e. NN )
55	54	nnred 9003	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( F ` k ) e. RR )
56	52	peano2nnd 9005	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( k + 1 ) e. NN )
57	35, 56	ffvelcdmd 5698	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( F ` ( k + 1 ) ) e. A )
58	33, 57	sseldd 3184	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( F ` ( k + 1 ) ) e. NN )
59	58	nnred 9003	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( F ` ( k + 1 ) ) e. RR )
60		simpr 110	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( F ` U ) < ( F ` k ) )
61	27	ad2antrr 488	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> A. x e. NN DECID x e. A )
62	28	ad2antrr 488	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> A. m e. NN E. n e. A m < n )
63	29	ad2antrr 488	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( J e. A /\ 1 < J ) )
64	33, 61, 62, 63, 30, 52	nninfdclemp1 12667	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( F ` k ) < ( F ` ( k + 1 ) ) )
65	39, 55, 59, 60, 64	lttrd 8152	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) /\ ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( F ` U ) < ( F ` ( k + 1 ) ) )
66	65	ex 115	. . . . 5 |- ( ( ph /\ k e. ( ( U + 1 )..^ V ) ) -> ( ( F ` U ) < ( F ` k ) -> ( F ` U ) < ( F ` ( k + 1 ) ) ) )
67	66	expcom 116	. . . 4 |- ( k e. ( ( U + 1 )..^ V ) -> ( ph -> ( ( F ` U ) < ( F ` k ) -> ( F ` U ) < ( F ` ( k + 1 ) ) ) ) )
68	67	a2d 26	. . 3 |- ( k e. ( ( U + 1 )..^ V ) -> ( ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` k ) ) -> ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` ( k + 1 ) ) ) ) )
69	16, 19, 22, 25, 32, 68	fzind2 10315	. 2 |- ( V e. ( ( U + 1 ) ... V ) -> ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` V ) ) )
70	13, 69	mpcom 36	1 |- ( ph -> ( F ` U ) < ( F ` V ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105  DECID wdc 835   = wceq 1364   e. wcel 2167   A.wral 2475   E.wrex 2476   i^i cin 3156   C_ wss 3157   class class class wbr 4033   |-> cmpt 4094   -->wf 5254   ` cfv 5258  (class class class)co 5922   e. cmpo 5924  infcinf 7049   RRcr 7878   1c1 7880   + caddc 7882   < clt 8061   <_ cle 8062   NNcn 8990   ZZcz 9326   ZZ>=cuz 9601   ...cfz 10083  ..^cfzo 10217   seqcseq 10539

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 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4148  ax-sep 4151  ax-nul 4159  ax-pow 4207  ax-pr 4242  ax-un 4468  ax-setind 4573  ax-iinf 4624  ax-cnex 7970  ax-resscn 7971  ax-1cn 7972  ax-1re 7973  ax-icn 7974  ax-addcl 7975  ax-addrcl 7976  ax-mulcl 7977  ax-addcom 7979  ax-addass 7981  ax-distr 7983  ax-i2m1 7984  ax-0lt1 7985  ax-0id 7987  ax-rnegex 7988  ax-cnre 7990  ax-pre-ltirr 7991  ax-pre-ltwlin 7992  ax-pre-lttrn 7993  ax-pre-apti 7994  ax-pre-ltadd 7995

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-nel 2463  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rmo 2483  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3451  df-pw 3607  df-sn 3628  df-pr 3629  df-op 3631  df-uni 3840  df-int 3875  df-iun 3918  df-br 4034  df-opab 4095  df-mpt 4096  df-tr 4132  df-id 4328  df-po 4331  df-iso 4332  df-iord 4401  df-on 4403  df-ilim 4404  df-suc 4406  df-iom 4627  df-xp 4669  df-rel 4670  df-cnv 4671  df-co 4672  df-dm 4673  df-rn 4674  df-res 4675  df-ima 4676  df-iota 5219  df-fun 5260  df-fn 5261  df-f 5262  df-f1 5263  df-fo 5264  df-f1o 5265  df-fv 5266  df-isom 5267  df-riota 5877  df-ov 5925  df-oprab 5926  df-mpo 5927  df-1st 6198  df-2nd 6199  df-recs 6363  df-frec 6449  df-sup 7050  df-inf 7051  df-pnf 8063  df-mnf 8064  df-xr 8065  df-ltxr 8066  df-le 8067  df-sub 8199  df-neg 8200  df-inn 8991  df-n0 9250  df-z 9327  df-uz 9602  df-fz 10084  df-fzo 10218  df-seqfrec 10540

This theorem is referenced by:  nninfdclemf1  12669