Theorem peano5uzti 9350

Description: Peano's inductive postulate for upper integers. (Contributed by NM, 6-Jul-2005.) (Revised by Mario Carneiro, 25-Jul-2013.)

Assertion

Ref	Expression
peano5uzti	|- ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> { k e. ZZ | N <_ k } C_ A ) )

Distinct variable groups:   x, k, A   k, N, x

Proof of Theorem peano5uzti

Dummy variable n is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		breq2 4004	. . . . . . . 8 |- ( k = n -> ( N <_ k <-> N <_ n ) )
2	1	elrab 2893	. . . . . . 7 |- ( n e. { k e. ZZ | N <_ k } <-> ( n e. ZZ /\ N <_ n ) )
3	2	anbi2i 457	. . . . . 6 |- ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ n e. { k e. ZZ | N <_ k } ) <-> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ ( n e. ZZ /\ N <_ n ) ) )
4		zcn 9247	. . . . . . . . 9 |- ( n e. ZZ -> n e. CC )
5	4	ad2antrl 490	. . . . . . . 8 |- ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ ( n e. ZZ /\ N <_ n ) ) -> n e. CC )
6		zcn 9247	. . . . . . . . 9 |- ( N e. ZZ -> N e. CC )
7		1cnd 7964	. . . . . . . . 9 |- ( N e. ZZ -> 1 e. CC )
8	6, 7	subcld 8258	. . . . . . . 8 |- ( N e. ZZ -> ( N - 1 ) e. CC )
9		npcan 8156	. . . . . . . 8 |- ( ( n e. CC /\ ( N - 1 ) e. CC ) -> ( ( n - ( N - 1 ) ) + ( N - 1 ) ) = n )
10	5, 8, 9	syl2an 289	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ ( n e. ZZ /\ N <_ n ) ) /\ N e. ZZ ) -> ( ( n - ( N - 1 ) ) + ( N - 1 ) ) = n )
11		ax-1cn 7895	. . . . . . . . . . 11 |- 1 e. CC
12		subsub 8177	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( n e. CC /\ N e. CC /\ 1 e. CC ) -> ( n - ( N - 1 ) ) = ( ( n - N ) + 1 ) )
13	11, 12	mp3an3 1326	. . . . . . . . . 10 |- ( ( n e. CC /\ N e. CC ) -> ( n - ( N - 1 ) ) = ( ( n - N ) + 1 ) )
14	5, 6, 13	syl2an 289	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ ( n e. ZZ /\ N <_ n ) ) /\ N e. ZZ ) -> ( n - ( N - 1 ) ) = ( ( n - N ) + 1 ) )
15		znn0sub 9307	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( N e. ZZ /\ n e. ZZ ) -> ( N <_ n <-> ( n - N ) e. NN0 ) )
16	15	biimpa 296	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( N e. ZZ /\ n e. ZZ ) /\ N <_ n ) -> ( n - N ) e. NN0 )
17	16	anasss 399	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( N e. ZZ /\ ( n e. ZZ /\ N <_ n ) ) -> ( n - N ) e. NN0 )
18	17	ancoms 268	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( n e. ZZ /\ N <_ n ) /\ N e. ZZ ) -> ( n - N ) e. NN0 )
19	18	adantll 476	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ ( n e. ZZ /\ N <_ n ) ) /\ N e. ZZ ) -> ( n - N ) e. NN0 )
20		nn0p1nn 9204	. . . . . . . . . 10 |- ( ( n - N ) e. NN0 -> ( ( n - N ) + 1 ) e. NN )
21	19, 20	syl 14	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ ( n e. ZZ /\ N <_ n ) ) /\ N e. ZZ ) -> ( ( n - N ) + 1 ) e. NN )
22	14, 21	eqeltrd 2254	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ ( n e. ZZ /\ N <_ n ) ) /\ N e. ZZ ) -> ( n - ( N - 1 ) ) e. NN )
23		simpr 110	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ ( n e. ZZ /\ N <_ n ) ) /\ N e. ZZ ) -> N e. ZZ )
24		simpll 527	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ ( n e. ZZ /\ N <_ n ) ) /\ N e. ZZ ) -> ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) )
25		oveq1 5876	. . . . . . . . . . . 12 |- ( k = 1 -> ( k + ( N - 1 ) ) = ( 1 + ( N - 1 ) ) )
26	25	eleq1d 2246	. . . . . . . . . . 11 |- ( k = 1 -> ( ( k + ( N - 1 ) ) e. A <-> ( 1 + ( N - 1 ) ) e. A ) )
27	26	imbi2d 230	. . . . . . . . . 10 |- ( k = 1 -> ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( k + ( N - 1 ) ) e. A ) <-> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( 1 + ( N - 1 ) ) e. A ) ) )
28	27	imbi2d 230	. . . . . . . . 9 |- ( k = 1 -> ( ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( k + ( N - 1 ) ) e. A ) ) <-> ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( 1 + ( N - 1 ) ) e. A ) ) ) )
29		oveq1 5876	. . . . . . . . . . . 12 |- ( k = n -> ( k + ( N - 1 ) ) = ( n + ( N - 1 ) ) )
30	29	eleq1d 2246	. . . . . . . . . . 11 |- ( k = n -> ( ( k + ( N - 1 ) ) e. A <-> ( n + ( N - 1 ) ) e. A ) )
31	30	imbi2d 230	. . . . . . . . . 10 |- ( k = n -> ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( k + ( N - 1 ) ) e. A ) <-> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( n + ( N - 1 ) ) e. A ) ) )
32	31	imbi2d 230	. . . . . . . . 9 |- ( k = n -> ( ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( k + ( N - 1 ) ) e. A ) ) <-> ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( n + ( N - 1 ) ) e. A ) ) ) )
33		oveq1 5876	. . . . . . . . . . . 12 |- ( k = ( n + 1 ) -> ( k + ( N - 1 ) ) = ( ( n + 1 ) + ( N - 1 ) ) )
34	33	eleq1d 2246	. . . . . . . . . . 11 |- ( k = ( n + 1 ) -> ( ( k + ( N - 1 ) ) e. A <-> ( ( n + 1 ) + ( N - 1 ) ) e. A ) )
35	34	imbi2d 230	. . . . . . . . . 10 |- ( k = ( n + 1 ) -> ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( k + ( N - 1 ) ) e. A ) <-> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( ( n + 1 ) + ( N - 1 ) ) e. A ) ) )
36	35	imbi2d 230	. . . . . . . . 9 |- ( k = ( n + 1 ) -> ( ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( k + ( N - 1 ) ) e. A ) ) <-> ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( ( n + 1 ) + ( N - 1 ) ) e. A ) ) ) )
37		oveq1 5876	. . . . . . . . . . . 12 |- ( k = ( n - ( N - 1 ) ) -> ( k + ( N - 1 ) ) = ( ( n - ( N - 1 ) ) + ( N - 1 ) ) )
38	37	eleq1d 2246	. . . . . . . . . . 11 |- ( k = ( n - ( N - 1 ) ) -> ( ( k + ( N - 1 ) ) e. A <-> ( ( n - ( N - 1 ) ) + ( N - 1 ) ) e. A ) )
39	38	imbi2d 230	. . . . . . . . . 10 |- ( k = ( n - ( N - 1 ) ) -> ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( k + ( N - 1 ) ) e. A ) <-> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( ( n - ( N - 1 ) ) + ( N - 1 ) ) e. A ) ) )
40	39	imbi2d 230	. . . . . . . . 9 |- ( k = ( n - ( N - 1 ) ) -> ( ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( k + ( N - 1 ) ) e. A ) ) <-> ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( ( n - ( N - 1 ) ) + ( N - 1 ) ) e. A ) ) ) )
41		1cnd 7964	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( N e. ZZ /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> 1 e. CC )
42	6	adantr 276	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( N e. ZZ /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> N e. CC )
43	41, 42	pncan3d 8261	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( N e. ZZ /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> ( 1 + ( N - 1 ) ) = N )
44		simprl 529	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( N e. ZZ /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> N e. A )
45	43, 44	eqeltrd 2254	. . . . . . . . . 10 |- ( ( N e. ZZ /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> ( 1 + ( N - 1 ) ) e. A )
46	45	ex 115	. . . . . . . . 9 |- ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( 1 + ( N - 1 ) ) e. A ) )
47		oveq1 5876	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( x = ( n + ( N - 1 ) ) -> ( x + 1 ) = ( ( n + ( N - 1 ) ) + 1 ) )
48	47	eleq1d 2246	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( x = ( n + ( N - 1 ) ) -> ( ( x + 1 ) e. A <-> ( ( n + ( N - 1 ) ) + 1 ) e. A ) )
49	48	rspccv 2838	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( A. x e. A ( x + 1 ) e. A -> ( ( n + ( N - 1 ) ) e. A -> ( ( n + ( N - 1 ) ) + 1 ) e. A ) )
50	49	ad2antll 491	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( n e. NN /\ N e. ZZ ) /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> ( ( n + ( N - 1 ) ) e. A -> ( ( n + ( N - 1 ) ) + 1 ) e. A ) )
51		simpll 527	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( n e. NN /\ N e. ZZ ) /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> n e. NN )
52	51	nncnd 8922	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( n e. NN /\ N e. ZZ ) /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> n e. CC )
53	8	ad2antlr 489	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( n e. NN /\ N e. ZZ ) /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> ( N - 1 ) e. CC )
54		1cnd 7964	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( n e. NN /\ N e. ZZ ) /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> 1 e. CC )
55	52, 53, 54	add32d 8115	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( n e. NN /\ N e. ZZ ) /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> ( ( n + ( N - 1 ) ) + 1 ) = ( ( n + 1 ) + ( N - 1 ) ) )
56	55	eleq1d 2246	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( n e. NN /\ N e. ZZ ) /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> ( ( ( n + ( N - 1 ) ) + 1 ) e. A <-> ( ( n + 1 ) + ( N - 1 ) ) e. A ) )
57	50, 56	sylibd 149	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( n e. NN /\ N e. ZZ ) /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> ( ( n + ( N - 1 ) ) e. A -> ( ( n + 1 ) + ( N - 1 ) ) e. A ) )
58	57	ex 115	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( n e. NN /\ N e. ZZ ) -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( ( n + ( N - 1 ) ) e. A -> ( ( n + 1 ) + ( N - 1 ) ) e. A ) ) )
59	58	a2d 26	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( n e. NN /\ N e. ZZ ) -> ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( n + ( N - 1 ) ) e. A ) -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( ( n + 1 ) + ( N - 1 ) ) e. A ) ) )
60	59	ex 115	. . . . . . . . . 10 |- ( n e. NN -> ( N e. ZZ -> ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( n + ( N - 1 ) ) e. A ) -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( ( n + 1 ) + ( N - 1 ) ) e. A ) ) ) )
61	60	a2d 26	. . . . . . . . 9 |- ( n e. NN -> ( ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( n + ( N - 1 ) ) e. A ) ) -> ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( ( n + 1 ) + ( N - 1 ) ) e. A ) ) ) )
62	28, 32, 36, 40, 46, 61	nnind 8924	. . . . . . . 8 |- ( ( n - ( N - 1 ) ) e. NN -> ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> ( ( n - ( N - 1 ) ) + ( N - 1 ) ) e. A ) ) )
63	22, 23, 24, 62	syl3c 63	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ ( n e. ZZ /\ N <_ n ) ) /\ N e. ZZ ) -> ( ( n - ( N - 1 ) ) + ( N - 1 ) ) e. A )
64	10, 63	eqeltrrd 2255	. . . . . 6 |- ( ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ ( n e. ZZ /\ N <_ n ) ) /\ N e. ZZ ) -> n e. A )
65	3, 64	sylanb 284	. . . . 5 |- ( ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ n e. { k e. ZZ | N <_ k } ) /\ N e. ZZ ) -> n e. A )
66	65	expcom 116	. . . 4 |- ( N e. ZZ -> ( ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) /\ n e. { k e. ZZ | N <_ k } ) -> n e. A ) )
67	66	expdimp 259	. . 3 |- ( ( N e. ZZ /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> ( n e. { k e. ZZ | N <_ k } -> n e. A ) )
68	67	ssrdv 3161	. 2 |- ( ( N e. ZZ /\ ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) ) -> { k e. ZZ | N <_ k } C_ A )
69	68	ex 115	1 |- ( N e. ZZ -> ( ( N e. A /\ A. x e. A ( x + 1 ) e. A ) -> { k e. ZZ | N <_ k } C_ A ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   = wceq 1353   e. wcel 2148   A.wral 2455   {crab 2459   C_ wss 3129   class class class wbr 4000  (class class class)co 5869   CCcc 7800   1c1 7803   + caddc 7805   <_ cle 7983   - cmin 8118   NNcn 8908   NN0cn0 9165   ZZcz 9242

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 4118  ax-pow 4171  ax-pr 4206  ax-un 4430  ax-setind 4533  ax-cnex 7893  ax-resscn 7894  ax-1cn 7895  ax-1re 7896  ax-icn 7897  ax-addcl 7898  ax-addrcl 7899  ax-mulcl 7900  ax-addcom 7902  ax-addass 7904  ax-distr 7906  ax-i2m1 7907  ax-0lt1 7908  ax-0id 7910  ax-rnegex 7911  ax-cnre 7913  ax-pre-ltirr 7914  ax-pre-ltwlin 7915  ax-pre-lttrn 7916  ax-pre-ltadd 7918

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 2739  df-sbc 2963  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-pw 3576  df-sn 3597  df-pr 3598  df-op 3600  df-uni 3808  df-int 3843  df-br 4001  df-opab 4062  df-id 4290  df-xp 4629  df-rel 4630  df-cnv 4631  df-co 4632  df-dm 4633  df-iota 5174  df-fun 5214  df-fv 5220  df-riota 5825  df-ov 5872  df-oprab 5873  df-mpo 5874  df-pnf 7984  df-mnf 7985  df-xr 7986  df-ltxr 7987  df-le 7988  df-sub 8120  df-neg 8121  df-inn 8909  df-n0 9166  df-z 9243

This theorem is referenced by:  peano5uzi  9351  uzind  9353