ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  ballotfilem1c GIF version

Theorem ballotfilem1c 13310
Description: If the first vote is for A, the vote on the first tie is for B. (Contributed by Thierry Arnoux, 4-Apr-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
ballotth.m 𝑀 ∈ ℕ
ballotth.n 𝑁 ∈ ℕ
ballotfilem.o 𝑂 = {𝑐 ∈ (𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∩ Fin) ∣ (♯‘𝑐) = 𝑀}
ballotfilem.p 𝑃 = (𝑥 ∈ (𝒫 𝑂 ∩ Fin) ↦ ((♯‘𝑥) / (♯‘𝑂)))
ballotth.f 𝐹 = (𝑐 ∈ 𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((♯‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (♯‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
ballotth.e 𝐸 = {𝑐 ∈ 𝑂 ∣ ∀𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))0 < ((𝐹‘𝑐)‘𝑖)}
ballotth.mgtn 𝑁 < 𝑀
ballotth.i 𝐼 = (𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ↦ inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹‘𝑐)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
Assertion
Ref Expression
ballotfilem1c ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) → ¬ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶)
Distinct variable groups:   𝑀,𝑐   𝑁,𝑐   𝑂,𝑐   𝑖,𝑀   𝑖,𝑁   𝑖,𝑂   𝑘,𝑀   𝑘,𝑁   𝑘,𝑂   𝑖,𝑐,𝐹,𝑘   𝐶,𝑖,𝑘   𝑖,𝐸,𝑘   𝐶,𝑘   𝑘,𝐼   𝑘,𝑐,𝐸   𝑖,𝐼
Allowed substitution hints:   𝐶(𝑥, 𝑐)   𝑃(𝑥, 𝑖, 𝑘, 𝑐)   𝐸(𝑥)   𝐹(𝑥)   𝐼(𝑥, 𝑐)   𝑀(𝑥)   𝑁(𝑥)   𝑂(𝑥)

Proof of Theorem ballotfilem1c
StepHypRef Expression
1 ballotth.m . . 3 𝑀 ∈ ℕ
2 ballotth.n . . 3 𝑁 ∈ ℕ
3 ballotfilem.o . . 3 𝑂 = {𝑐 ∈ (𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∩ Fin) ∣ (♯‘𝑐) = 𝑀}
4 ballotfilem.p . . 3 𝑃 = (𝑥 ∈ (𝒫 𝑂 ∩ Fin) ↦ ((♯‘𝑥) / (♯‘𝑂)))
5 ballotth.f . . 3 𝐹 = (𝑐 ∈ 𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((♯‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (♯‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
6 eldifi 3351 . . . 4 (𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) → 𝐶 ∈ 𝑂)
76ad2antrr 492 . . 3 (((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → 𝐶 ∈ 𝑂)
8 ballotth.e . . . . . . . . . 10 𝐸 = {𝑐 ∈ 𝑂 ∣ ∀𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))0 < ((𝐹‘𝑐)‘𝑖)}
9 ballotth.mgtn . . . . . . . . . 10 𝑁 < 𝑀
10 ballotth.i . . . . . . . . . 10 𝐼 = (𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ↦ inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹‘𝑐)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
111, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10ballotfilemiex 13303 . . . . . . . . 9 (𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) → ((𝐼‘𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ ((𝐹‘𝐶)‘(𝐼‘𝐶)) = 0))
1211simpld 112 . . . . . . . 8 (𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) → (𝐼‘𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
13 elfznn 10478 . . . . . . . 8 ((𝐼‘𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) → (𝐼‘𝐶) ∈ ℕ)
1412, 13syl 14 . . . . . . 7 (𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) → (𝐼‘𝐶) ∈ ℕ)
1514adantr 276 . . . . . 6 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) → (𝐼‘𝐶) ∈ ℕ)
161, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10ballotfilemii 13305 . . . . . 6 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) → (𝐼‘𝐶) ≠ 1)
17 eluz2b3 10021 . . . . . 6 ((𝐼‘𝐶) ∈ (ℤ≥‘2) ↔ ((𝐼‘𝐶) ∈ ℕ ∧ (𝐼‘𝐶) ≠ 1))
1815, 16, 17sylanbrc 421 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) → (𝐼‘𝐶) ∈ (ℤ≥‘2))
19 uz2m1nn 10022 . . . . 5 ((𝐼‘𝐶) ∈ (ℤ≥‘2) → ((𝐼‘𝐶) − 1) ∈ ℕ)
2018, 19syl 14 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) → ((𝐼‘𝐶) − 1) ∈ ℕ)
2120adantr 276 . . 3 (((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → ((𝐼‘𝐶) − 1) ∈ ℕ)
22 fveq2 5698 . . . . 5 (𝑖 = 1 → ((𝐹‘𝐶)‘𝑖) = ((𝐹‘𝐶)‘1))
2322breq2d 4143 . . . 4 (𝑖 = 1 → (0 ≤ ((𝐹‘𝐶)‘𝑖) ↔ 0 ≤ ((𝐹‘𝐶)‘1)))
24 elnnuz 9976 . . . . . . 7 (((𝐼‘𝐶) − 1) ∈ ℕ ↔ ((𝐼‘𝐶) − 1) ∈ (ℤ≥‘1))
2524biimpi 120 . . . . . 6 (((𝐼‘𝐶) − 1) ∈ ℕ → ((𝐼‘𝐶) − 1) ∈ (ℤ≥‘1))
26 eluzfz1 10453 . . . . . 6 (((𝐼‘𝐶) − 1) ∈ (ℤ≥‘1) → 1 ∈ (1...((𝐼‘𝐶) − 1)))
2720, 25, 263syl 17 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) → 1 ∈ (1...((𝐼‘𝐶) − 1)))
2827adantr 276 . . . 4 (((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → 1 ∈ (1...((𝐼‘𝐶) − 1)))
29 0le1 8817 . . . . . . 7 0 ≤ 1
30 1e0p1 9835 . . . . . . 7 1 = (0 + 1)
3129, 30breqtri 4156 . . . . . 6 0 ≤ (0 + 1)
32 1nn 9325 . . . . . . . . . . 11 1 ∈ ℕ
3332a1i 9 . . . . . . . . . 10 (𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) → 1 ∈ ℕ)
341, 2, 3, 4, 5, 6, 33ballotfilemfp1 13290 . . . . . . . . 9 (𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) → ((¬ 1 ∈ 𝐶 → ((𝐹‘𝐶)‘1) = (((𝐹‘𝐶)‘(1 − 1)) − 1)) ∧ (1 ∈ 𝐶 → ((𝐹‘𝐶)‘1) = (((𝐹‘𝐶)‘(1 − 1)) + 1))))
3534simprd 114 . . . . . . . 8 (𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) → (1 ∈ 𝐶 → ((𝐹‘𝐶)‘1) = (((𝐹‘𝐶)‘(1 − 1)) + 1)))
3635imp 124 . . . . . . 7 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) → ((𝐹‘𝐶)‘1) = (((𝐹‘𝐶)‘(1 − 1)) + 1))
37 1m1e0 9383 . . . . . . . . . 10 (1 − 1) = 0
3837fveq2i 5701 . . . . . . . . 9 ((𝐹‘𝐶)‘(1 − 1)) = ((𝐹‘𝐶)‘0)
3938oveq1i 6098 . . . . . . . 8 (((𝐹‘𝐶)‘(1 − 1)) + 1) = (((𝐹‘𝐶)‘0) + 1)
4039a1i 9 . . . . . . 7 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) → (((𝐹‘𝐶)‘(1 − 1)) + 1) = (((𝐹‘𝐶)‘0) + 1))
411, 2, 3, 4, 5ballotfilemfval0 13294 . . . . . . . . . 10 (𝐶 ∈ 𝑂 → ((𝐹‘𝐶)‘0) = 0)
426, 41syl 14 . . . . . . . . 9 (𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) → ((𝐹‘𝐶)‘0) = 0)
4342adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) → ((𝐹‘𝐶)‘0) = 0)
4443oveq1d 6103 . . . . . . 7 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) → (((𝐹‘𝐶)‘0) + 1) = (0 + 1))
4536, 40, 443eqtrrd 2276 . . . . . 6 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) → (0 + 1) = ((𝐹‘𝐶)‘1))
4631, 45breqtrid 4168 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) → 0 ≤ ((𝐹‘𝐶)‘1))
4746adantr 276 . . . 4 (((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → 0 ≤ ((𝐹‘𝐶)‘1))
4823, 28, 47rspcedvdw 2936 . . 3 (((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → ∃𝑖 ∈ (1...((𝐼‘𝐶) − 1))0 ≤ ((𝐹‘𝐶)‘𝑖))
49 df-neg 8508 . . . . . 6 -1 = (0 − 1)
501, 2, 3, 4, 5, 6, 14ballotfilemfp1 13290 . . . . . . . . . 10 (𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) → ((¬ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶 → ((𝐹‘𝐶)‘(𝐼‘𝐶)) = (((𝐹‘𝐶)‘((𝐼‘𝐶) − 1)) − 1)) ∧ ((𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶 → ((𝐹‘𝐶)‘(𝐼‘𝐶)) = (((𝐹‘𝐶)‘((𝐼‘𝐶) − 1)) + 1))))
5150simprd 114 . . . . . . . . 9 (𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) → ((𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶 → ((𝐹‘𝐶)‘(𝐼‘𝐶)) = (((𝐹‘𝐶)‘((𝐼‘𝐶) − 1)) + 1)))
5251imp 124 . . . . . . . 8 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → ((𝐹‘𝐶)‘(𝐼‘𝐶)) = (((𝐹‘𝐶)‘((𝐼‘𝐶) − 1)) + 1))
5311simprd 114 . . . . . . . . 9 (𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) → ((𝐹‘𝐶)‘(𝐼‘𝐶)) = 0)
5453adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → ((𝐹‘𝐶)‘(𝐼‘𝐶)) = 0)
5552, 54eqtr3d 2273 . . . . . . 7 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → (((𝐹‘𝐶)‘((𝐼‘𝐶) − 1)) + 1) = 0)
56 0cnd 8326 . . . . . . . 8 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → 0 ∈ ℂ)
57 1cnd 8349 . . . . . . . 8 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → 1 ∈ ℂ)
586adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → 𝐶 ∈ 𝑂)
5914nnzd 9779 . . . . . . . . . . . 12 (𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) → (𝐼‘𝐶) ∈ ℤ)
6059adantr 276 . . . . . . . . . . 11 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → (𝐼‘𝐶) ∈ ℤ)
61 1zzd 9683 . . . . . . . . . . 11 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → 1 ∈ ℤ)
6260, 61zsubcld 9785 . . . . . . . . . 10 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → ((𝐼‘𝐶) − 1) ∈ ℤ)
631, 2, 3, 4, 5, 58, 62ballotfilemfelz 13289 . . . . . . . . 9 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → ((𝐹‘𝐶)‘((𝐼‘𝐶) − 1)) ∈ ℤ)
6463zcnd 9781 . . . . . . . 8 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → ((𝐹‘𝐶)‘((𝐼‘𝐶) − 1)) ∈ ℂ)
6556, 57, 64subadd2d 8664 . . . . . . 7 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → ((0 − 1) = ((𝐹‘𝐶)‘((𝐼‘𝐶) − 1)) ↔ (((𝐹‘𝐶)‘((𝐼‘𝐶) − 1)) + 1) = 0))
6655, 65mpbird 167 . . . . . 6 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → (0 − 1) = ((𝐹‘𝐶)‘((𝐼‘𝐶) − 1)))
6749, 66eqtrid 2283 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → -1 = ((𝐹‘𝐶)‘((𝐼‘𝐶) − 1)))
68 neg1lt0 9422 . . . . 5 -1 < 0
6967, 68eqbrtrrdi 4171 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → ((𝐹‘𝐶)‘((𝐼‘𝐶) − 1)) < 0)
7069adantlr 481 . . 3 (((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → ((𝐹‘𝐶)‘((𝐼‘𝐶) − 1)) < 0)
711, 2, 3, 4, 5, 7, 21, 48, 70ballotfilemfcc 13292 . 2 (((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → ∃𝑘 ∈ (1...((𝐼‘𝐶) − 1))((𝐹‘𝐶)‘𝑘) = 0)
721, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10ballotfilemimin 13308 . . 3 (𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) → ¬ ∃𝑘 ∈ (1...((𝐼‘𝐶) − 1))((𝐹‘𝐶)‘𝑘) = 0)
7372ad2antrr 492 . 2 (((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) ∧ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶) → ¬ ∃𝑘 ∈ (1...((𝐼‘𝐶) − 1))((𝐹‘𝐶)‘𝑘) = 0)
7471, 73pm2.65da 671 1 ((𝐶 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∧ 1 ∈ 𝐶) → ¬ (𝐼‘𝐶) ∈ 𝐶)
Colors of variables:    wff set class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   = wceq 1402   ∈ wcel 2209   ≠ wne 2420  ∀wral 2528  ∃wrex 2529  {crab 2532   ∖ cdif 3217   ∩ cin 3219  𝒫 cpw 3688   class class class wbr 4131   ↦ cmpt 4193  ‘cfv 5380  (class class class)co 6088  Fincfn 7027  infcinf 7330  ℝcr 8185  0cc0 8186  1c1 8187   + caddc 8189   < clt 8367   ≤ cle 8368   − cmin 8505   -cneg 8506   / cdiv 9011  ℕcn 9314  2c2 9365  ℤcz 9656  ℤ≥cuz 9938  ...cfz 10429  ♯chash 11237
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4248  ax-sep 4251  ax-nul 4261  ax-pow 4313  ax-pr 4348  ax-un 4580  ax-setind 4686  ax-iinf 4737  ax-cnex 8277  ax-resscn 8278  ax-1cn 8279  ax-1re 8280  ax-icn 8281  ax-addcl 8282  ax-addrcl 8283  ax-mulcl 8284  ax-mulrcl 8285  ax-addcom 8286  ax-mulcom 8287  ax-addass 8288  ax-mulass 8289  ax-distr 8290  ax-i2m1 8291  ax-0lt1 8292  ax-1rid 8293  ax-0id 8294  ax-rnegex 8295  ax-precex 8296  ax-cnre 8297  ax-pre-ltirr 8298  ax-pre-ltwlin 8299  ax-pre-lttrn 8300  ax-pre-apti 8301  ax-pre-ltadd 8302  ax-pre-mulgt0 8303  ax-pre-mulext 8304
This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-br 4132  df-opab 4194  df-mpt 4195  df-tr 4232  df-id 4440  df-po 4443  df-iso 4444  df-iord 4513  df-on 4515  df-ilim 4516  df-suc 4518  df-iom 4740  df-xp 4782  df-rel 4783  df-cnv 4784  df-co 4785  df-dm 4786  df-rn 4787  df-res 4788  df-ima 4789  df-iota 5340  df-fun 5382  df-fn 5383  df-f 5384  df-f1 5385  df-fo 5386  df-f1o 5387  df-fv 5388  df-isom 5389  df-riota 6041  df-ov 6091  df-oprab 6092  df-mpo 6093  df-1st 6378  df-2nd 6379  df-recs 6580  df-irdg 6645  df-frec 6666  df-1o 6691  df-oadd 6695  df-er 6811  df-en 7028  df-dom 7029  df-fin 7030  df-sup 7331  df-inf 7332  df-pnf 8369  df-mnf 8370  df-xr 8371  df-ltxr 8372  df-le 8373  df-sub 8507  df-neg 8508  df-reap 8912  df-ap 8919  df-div 9012  df-inn 9315  df-2 9373  df-n0 9576  df-z 9657  df-uz 9939  df-q 10037  df-rp 10073  df-fz 10430  df-fzo 10568  df-ihash 11238
This theorem is used by:  ballotfilem7  13338
  Copyright terms: Public domain W3C validator