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Theorem uzind 8827
Description: Induction on the upper integers that start at  M. The first four hypotheses give us the substitution instances we need; the last two are the basis and the induction step. (Contributed by NM, 5-Jul-2005.)
Hypotheses
Ref Expression
uzind.1  |-  ( j  =  M  ->  ( ph 
<->  ps ) )
uzind.2  |-  ( j  =  k  ->  ( ph 
<->  ch ) )
uzind.3  |-  ( j  =  ( k  +  1 )  ->  ( ph 
<->  th ) )
uzind.4  |-  ( j  =  N  ->  ( ph 
<->  ta ) )
uzind.5  |-  ( M  e.  ZZ  ->  ps )
uzind.6  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  k  e.  ZZ  /\  M  <_  k )  ->  ( ch  ->  th ) )
Assertion
Ref Expression
uzind  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ  /\  M  <_  N )  ->  ta )
Distinct variable groups:    j, N    ps, j    ch, j    th, j    ta, j    ph, k    j, k, M
Allowed substitution hints:    ph( j)    ps( k)    ch( k)    th( k)    ta( k)    N( k)

Proof of Theorem uzind
Dummy variable  w is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 zre 8724 . . . . . . . . . . 11  |-  ( M  e.  ZZ  ->  M  e.  RR )
21leidd 7968 . . . . . . . . . 10  |-  ( M  e.  ZZ  ->  M  <_  M )
3 uzind.5 . . . . . . . . . 10  |-  ( M  e.  ZZ  ->  ps )
42, 3jca 300 . . . . . . . . 9  |-  ( M  e.  ZZ  ->  ( M  <_  M  /\  ps ) )
54ancli 316 . . . . . . . 8  |-  ( M  e.  ZZ  ->  ( M  e.  ZZ  /\  ( M  <_  M  /\  ps ) ) )
6 breq2 3841 . . . . . . . . . 10  |-  ( j  =  M  ->  ( M  <_  j  <->  M  <_  M ) )
7 uzind.1 . . . . . . . . . 10  |-  ( j  =  M  ->  ( ph 
<->  ps ) )
86, 7anbi12d 457 . . . . . . . . 9  |-  ( j  =  M  ->  (
( M  <_  j  /\  ph )  <->  ( M  <_  M  /\  ps )
) )
98elrab 2769 . . . . . . . 8  |-  ( M  e.  { j  e.  ZZ  |  ( M  <_  j  /\  ph ) }  <->  ( M  e.  ZZ  /\  ( M  <_  M  /\  ps ) ) )
105, 9sylibr 132 . . . . . . 7  |-  ( M  e.  ZZ  ->  M  e.  { j  e.  ZZ  |  ( M  <_ 
j  /\  ph ) } )
11 peano2z 8756 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  ZZ  ->  (
k  +  1 )  e.  ZZ )
1211a1i 9 . . . . . . . . . . 11  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (
k  e.  ZZ  ->  ( k  +  1 )  e.  ZZ ) )
1312adantrd 273 . . . . . . . . . 10  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (
( k  e.  ZZ  /\  ( M  <_  k  /\  ch ) )  -> 
( k  +  1 )  e.  ZZ ) )
14 zre 8724 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  e.  ZZ  ->  k  e.  RR )
15 ltp1 8277 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( k  e.  RR  ->  k  <  ( k  +  1 ) )
1615adantl 271 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( M  e.  RR  /\  k  e.  RR )  ->  k  <  ( k  +  1 ) )
17 peano2re 7597 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( k  e.  RR  ->  (
k  +  1 )  e.  RR )
1817ancli 316 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( k  e.  RR  ->  (
k  e.  RR  /\  ( k  +  1 )  e.  RR ) )
19 lelttr 7552 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( M  e.  RR  /\  k  e.  RR  /\  (
k  +  1 )  e.  RR )  -> 
( ( M  <_ 
k  /\  k  <  ( k  +  1 ) )  ->  M  <  ( k  +  1 ) ) )
20193expb 1144 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( M  e.  RR  /\  ( k  e.  RR  /\  ( k  +  1 )  e.  RR ) )  ->  ( ( M  <_  k  /\  k  <  ( k  +  1 ) )  ->  M  <  ( k  +  1 ) ) )
2118, 20sylan2 280 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( M  e.  RR  /\  k  e.  RR )  ->  ( ( M  <_ 
k  /\  k  <  ( k  +  1 ) )  ->  M  <  ( k  +  1 ) ) )
2216, 21mpan2d 419 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( M  e.  RR  /\  k  e.  RR )  ->  ( M  <_  k  ->  M  <  ( k  +  1 ) ) )
23 ltle 7551 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( M  e.  RR  /\  ( k  +  1 )  e.  RR )  ->  ( M  < 
( k  +  1 )  ->  M  <_  ( k  +  1 ) ) )
2417, 23sylan2 280 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( M  e.  RR  /\  k  e.  RR )  ->  ( M  <  (
k  +  1 )  ->  M  <_  (
k  +  1 ) ) )
2522, 24syld 44 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( M  e.  RR  /\  k  e.  RR )  ->  ( M  <_  k  ->  M  <_  ( k  +  1 ) ) )
261, 14, 25syl2an 283 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  k  e.  ZZ )  ->  ( M  <_  k  ->  M  <_  ( k  +  1 ) ) )
2726adantrd 273 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  k  e.  ZZ )  ->  ( ( M  <_ 
k  /\  ch )  ->  M  <_  ( k  +  1 ) ) )
2827expimpd 355 . . . . . . . . . . 11  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (
( k  e.  ZZ  /\  ( M  <_  k  /\  ch ) )  ->  M  <_  ( k  +  1 ) ) )
29 uzind.6 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  k  e.  ZZ  /\  M  <_  k )  ->  ( ch  ->  th ) )
30293exp 1142 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (
k  e.  ZZ  ->  ( M  <_  k  ->  ( ch  ->  th )
) ) )
3130imp4d 344 . . . . . . . . . . 11  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (
( k  e.  ZZ  /\  ( M  <_  k  /\  ch ) )  ->  th ) )
3228, 31jcad 301 . . . . . . . . . 10  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (
( k  e.  ZZ  /\  ( M  <_  k  /\  ch ) )  -> 
( M  <_  (
k  +  1 )  /\  th ) ) )
3313, 32jcad 301 . . . . . . . . 9  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (
( k  e.  ZZ  /\  ( M  <_  k  /\  ch ) )  -> 
( ( k  +  1 )  e.  ZZ  /\  ( M  <_  (
k  +  1 )  /\  th ) ) ) )
34 breq2 3841 . . . . . . . . . . 11  |-  ( j  =  k  ->  ( M  <_  j  <->  M  <_  k ) )
35 uzind.2 . . . . . . . . . . 11  |-  ( j  =  k  ->  ( ph 
<->  ch ) )
3634, 35anbi12d 457 . . . . . . . . . 10  |-  ( j  =  k  ->  (
( M  <_  j  /\  ph )  <->  ( M  <_  k  /\  ch )
) )
3736elrab 2769 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  { j  e.  ZZ  |  ( M  <_  j  /\  ph ) }  <->  ( k  e.  ZZ  /\  ( M  <_  k  /\  ch ) ) )
38 breq2 3841 . . . . . . . . . . 11  |-  ( j  =  ( k  +  1 )  ->  ( M  <_  j  <->  M  <_  ( k  +  1 ) ) )
39 uzind.3 . . . . . . . . . . 11  |-  ( j  =  ( k  +  1 )  ->  ( ph 
<->  th ) )
4038, 39anbi12d 457 . . . . . . . . . 10  |-  ( j  =  ( k  +  1 )  ->  (
( M  <_  j  /\  ph )  <->  ( M  <_  ( k  +  1 )  /\  th )
) )
4140elrab 2769 . . . . . . . . 9  |-  ( ( k  +  1 )  e.  { j  e.  ZZ  |  ( M  <_  j  /\  ph ) }  <->  ( ( k  +  1 )  e.  ZZ  /\  ( M  <_  ( k  +  1 )  /\  th ) ) )
4233, 37, 413imtr4g 203 . . . . . . . 8  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (
k  e.  { j  e.  ZZ  |  ( M  <_  j  /\  ph ) }  ->  (
k  +  1 )  e.  { j  e.  ZZ  |  ( M  <_  j  /\  ph ) } ) )
4342ralrimiv 2445 . . . . . . 7  |-  ( M  e.  ZZ  ->  A. k  e.  { j  e.  ZZ  |  ( M  <_ 
j  /\  ph ) }  ( k  +  1 )  e.  { j  e.  ZZ  |  ( M  <_  j  /\  ph ) } )
44 peano5uzti 8824 . . . . . . 7  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (
( M  e.  {
j  e.  ZZ  | 
( M  <_  j  /\  ph ) }  /\  A. k  e.  { j  e.  ZZ  |  ( M  <_  j  /\  ph ) }  ( k  +  1 )  e. 
{ j  e.  ZZ  |  ( M  <_ 
j  /\  ph ) } )  ->  { w  e.  ZZ  |  M  <_  w }  C_  { j  e.  ZZ  |  ( M  <_  j  /\  ph ) } ) )
4510, 43, 44mp2and 424 . . . . . 6  |-  ( M  e.  ZZ  ->  { w  e.  ZZ  |  M  <_  w }  C_  { j  e.  ZZ  |  ( M  <_  j  /\  ph ) } )
4645sseld 3022 . . . . 5  |-  ( M  e.  ZZ  ->  ( N  e.  { w  e.  ZZ  |  M  <_  w }  ->  N  e. 
{ j  e.  ZZ  |  ( M  <_ 
j  /\  ph ) } ) )
47 breq2 3841 . . . . . 6  |-  ( w  =  N  ->  ( M  <_  w  <->  M  <_  N ) )
4847elrab 2769 . . . . 5  |-  ( N  e.  { w  e.  ZZ  |  M  <_  w }  <->  ( N  e.  ZZ  /\  M  <_  N ) )
49 breq2 3841 . . . . . . 7  |-  ( j  =  N  ->  ( M  <_  j  <->  M  <_  N ) )
50 uzind.4 . . . . . . 7  |-  ( j  =  N  ->  ( ph 
<->  ta ) )
5149, 50anbi12d 457 . . . . . 6  |-  ( j  =  N  ->  (
( M  <_  j  /\  ph )  <->  ( M  <_  N  /\  ta )
) )
5251elrab 2769 . . . . 5  |-  ( N  e.  { j  e.  ZZ  |  ( M  <_  j  /\  ph ) }  <->  ( N  e.  ZZ  /\  ( M  <_  N  /\  ta ) ) )
5346, 48, 523imtr3g 202 . . . 4  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (
( N  e.  ZZ  /\  M  <_  N )  ->  ( N  e.  ZZ  /\  ( M  <_  N  /\  ta ) ) ) )
54533impib 1141 . . 3  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ  /\  M  <_  N )  ->  ( N  e.  ZZ  /\  ( M  <_  N  /\  ta ) ) )
5554simprd 112 . 2  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ  /\  M  <_  N )  ->  ( M  <_  N  /\  ta ) )
5655simprd 112 1  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ  /\  M  <_  N )  ->  ta )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 102    <-> wb 103    /\ w3a 924    = wceq 1289    e. wcel 1438   A.wral 2359   {crab 2363    C_ wss 2997   class class class wbr 3837  (class class class)co 5634   RRcr 7328   1c1 7330    + caddc 7332    < clt 7501    <_ cle 7502   ZZcz 8720
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 579  ax-in2 580  ax-io 665  ax-5 1381  ax-7 1382  ax-gen 1383  ax-ie1 1427  ax-ie2 1428  ax-8 1440  ax-10 1441  ax-11 1442  ax-i12 1443  ax-bndl 1444  ax-4 1445  ax-13 1449  ax-14 1450  ax-17 1464  ax-i9 1468  ax-ial 1472  ax-i5r 1473  ax-ext 2070  ax-sep 3949  ax-pow 4001  ax-pr 4027  ax-un 4251  ax-setind 4343  ax-cnex 7415  ax-resscn 7416  ax-1cn 7417  ax-1re 7418  ax-icn 7419  ax-addcl 7420  ax-addrcl 7421  ax-mulcl 7422  ax-addcom 7424  ax-addass 7426  ax-distr 7428  ax-i2m1 7429  ax-0lt1 7430  ax-0id 7432  ax-rnegex 7433  ax-cnre 7435  ax-pre-ltirr 7436  ax-pre-ltwlin 7437  ax-pre-lttrn 7438  ax-pre-ltadd 7440
This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-3or 925  df-3an 926  df-tru 1292  df-fal 1295  df-nf 1395  df-sb 1693  df-eu 1951  df-mo 1952  df-clab 2075  df-cleq 2081  df-clel 2084  df-nfc 2217  df-ne 2256  df-nel 2351  df-ral 2364  df-rex 2365  df-reu 2366  df-rab 2368  df-v 2621  df-sbc 2839  df-dif 2999  df-un 3001  df-in 3003  df-ss 3010  df-pw 3427  df-sn 3447  df-pr 3448  df-op 3450  df-uni 3649  df-int 3684  df-br 3838  df-opab 3892  df-id 4111  df-xp 4434  df-rel 4435  df-cnv 4436  df-co 4437  df-dm 4438  df-iota 4967  df-fun 5004  df-fv 5010  df-riota 5590  df-ov 5637  df-oprab 5638  df-mpt2 5639  df-pnf 7503  df-mnf 7504  df-xr 7505  df-ltxr 7506  df-le 7507  df-sub 7634  df-neg 7635  df-inn 8395  df-n0 8644  df-z 8721
This theorem is referenced by:  uzind2  8828  uzind3  8829  nn0ind  8830  fzind  8831  resqrexlemdecn  10410  ialgcvga  11126
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