Theorem ballotfilemcdc 13146

Description: Lemma for ballotfi . It is decidable whether a given integer is an element of a particular element of 𝑂. (Contributed by Jim Kingdon, 7-Jun-2026.)

Hypotheses

Ref	Expression
ballotth.m	⊢ 𝑀 ∈ ℕ
ballotth.n	⊢ 𝑁 ∈ ℕ
ballotfi.o	⊢ 𝑂 = {𝑐 ∈ (𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∩ Fin) ∣ (♯‘𝑐) = 𝑀}
ballotfilemc.c	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑂)
ballotfilemcdc.dc	⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ ℤ)

Assertion

Ref	Expression
ballotfilemcdc	⊢ (𝜑 → DECID 𝐾 ∈ 𝐶)

Distinct variable groups:   𝑀,𝑐   𝑁,𝑐   𝑂,𝑐

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑐)   𝐶(𝑐)   𝐾(𝑐)

Proof of Theorem ballotfilemcdc

Dummy variables 𝑤 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eleq2 2298	. . 3 ⊢ (𝑤 = ∅ → (𝐾 ∈ 𝑤 ↔ 𝐾 ∈ ∅))
2	1	dcbid 846	. 2 ⊢ (𝑤 = ∅ → (DECID 𝐾 ∈ 𝑤 ↔ DECID 𝐾 ∈ ∅))
3		eleq2 2298	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → (𝐾 ∈ 𝑤 ↔ 𝐾 ∈ 𝑦))
4	3	dcbid 846	. 2 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → (DECID 𝐾 ∈ 𝑤 ↔ DECID 𝐾 ∈ 𝑦))
5		eleq2 2298	. . 3 ⊢ (𝑤 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (𝐾 ∈ 𝑤 ↔ 𝐾 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})))
6	5	dcbid 846	. 2 ⊢ (𝑤 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (DECID 𝐾 ∈ 𝑤 ↔ DECID 𝐾 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})))
7		eleq2 2298	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝐶 → (𝐾 ∈ 𝑤 ↔ 𝐾 ∈ 𝐶))
8	7	dcbid 846	. 2 ⊢ (𝑤 = 𝐶 → (DECID 𝐾 ∈ 𝑤 ↔ DECID 𝐾 ∈ 𝐶))
9		noel 3514	. . . . 5 ⊢ ¬ 𝐾 ∈ ∅
10	9	olci 740	. . . 4 ⊢ (𝐾 ∈ ∅ ∨ ¬ 𝐾 ∈ ∅)
11		df-dc 843	. . . 4 ⊢ (DECID 𝐾 ∈ ∅ ↔ (𝐾 ∈ ∅ ∨ ¬ 𝐾 ∈ ∅))
12	10, 11	mpbir 146	. . 3 ⊢ DECID 𝐾 ∈ ∅
13	12	a1i 9	. 2 ⊢ (𝜑 → DECID 𝐾 ∈ ∅)
14		simpr 110	. . . 4 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑧 ∈ (𝐶 ∖ 𝑦))) ∧ DECID 𝐾 ∈ 𝑦) → DECID 𝐾 ∈ 𝑦)
15		ballotfilemcdc.dc	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ ℤ)
16	15	ad3antrrr 492	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑧 ∈ (𝐶 ∖ 𝑦))) ∧ DECID 𝐾 ∈ 𝑦) → 𝐾 ∈ ℤ)
17		ballotfilemc.c	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑂)
18		ballotth.m	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝑀 ∈ ℕ
19		ballotth.n	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝑁 ∈ ℕ
20		ballotfi.o	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝑂 = {𝑐 ∈ (𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∩ Fin) ∣ (♯‘𝑐) = 𝑀}
21	18, 19, 20	ballotfilemelo 13145	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐶 ∈ 𝑂 ↔ (𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐶 ∈ Fin ∧ (♯‘𝐶) = 𝑀))
22	17, 21	sylib 122	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐶 ∈ Fin ∧ (♯‘𝐶) = 𝑀))
23	22	simp1d 1036	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
24	23	ad3antrrr 492	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑧 ∈ (𝐶 ∖ 𝑦))) ∧ DECID 𝐾 ∈ 𝑦) → 𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
25		simplrr 538	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑧 ∈ (𝐶 ∖ 𝑦))) ∧ DECID 𝐾 ∈ 𝑦) → 𝑧 ∈ (𝐶 ∖ 𝑦))
26	25	eldifad 3224	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑧 ∈ (𝐶 ∖ 𝑦))) ∧ DECID 𝐾 ∈ 𝑦) → 𝑧 ∈ 𝐶)
27	24, 26	sseldd 3241	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑧 ∈ (𝐶 ∖ 𝑦))) ∧ DECID 𝐾 ∈ 𝑦) → 𝑧 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
28	27	elfzelzd 10363	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑧 ∈ (𝐶 ∖ 𝑦))) ∧ DECID 𝐾 ∈ 𝑦) → 𝑧 ∈ ℤ)
29		zdceq 9655	. . . . . 6 ⊢ ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) → DECID 𝐾 = 𝑧)
30	16, 28, 29	syl2anc 411	. . . . 5 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑧 ∈ (𝐶 ∖ 𝑦))) ∧ DECID 𝐾 ∈ 𝑦) → DECID 𝐾 = 𝑧)
31		vex 2818	. . . . . . 7 ⊢ 𝑧 ∈ V
32	31	elsn2 3725	. . . . . 6 ⊢ (𝐾 ∈ {𝑧} ↔ 𝐾 = 𝑧)
33	32	dcbii 848	. . . . 5 ⊢ (DECID 𝐾 ∈ {𝑧} ↔ DECID 𝐾 = 𝑧)
34	30, 33	sylibr 134	. . . 4 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑧 ∈ (𝐶 ∖ 𝑦))) ∧ DECID 𝐾 ∈ 𝑦) → DECID 𝐾 ∈ {𝑧})
35	14, 34	dcun 3621	. . 3 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑧 ∈ (𝐶 ∖ 𝑦))) ∧ DECID 𝐾 ∈ 𝑦) → DECID 𝐾 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧}))
36	35	ex 115	. 2 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑧 ∈ (𝐶 ∖ 𝑦))) → (DECID 𝐾 ∈ 𝑦 → DECID 𝐾 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})))
37	22	simp2d 1037	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ Fin)
38	2, 4, 6, 8, 13, 36, 37	findcard2sd 7151	1 ⊢ (𝜑 → DECID 𝐾 ∈ 𝐶)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ∨ wo 716  DECID wdc 842   ∧ w3a 1005   = wceq 1398   ∈ wcel 2205  {crab 2526   ∖ cdif 3210   ∪ cun 3211   ∩ cin 3212   ⊆ wss 3213  ∅c0 3510  𝒫 cpw 3671  {csn 3691  ‘cfv 5354  (class class class)co 6052  Fincfn 6977  1c1 8130   + caddc 8132  ℕcn 9239  ℤcz 9579  ...cfz 10345  ♯chash 11142

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 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-coll 4227  ax-sep 4230  ax-nul 4238  ax-pow 4289  ax-pr 4324  ax-un 4556  ax-setind 4661  ax-iinf 4712  ax-cnex 8220  ax-resscn 8221  ax-1cn 8222  ax-1re 8223  ax-icn 8224  ax-addcl 8225  ax-addrcl 8226  ax-mulcl 8227  ax-addcom 8229  ax-addass 8231  ax-distr 8233  ax-i2m1 8234  ax-0lt1 8235  ax-0id 8237  ax-rnegex 8238  ax-cnre 8240  ax-pre-ltirr 8241  ax-pre-ltwlin 8242  ax-pre-lttrn 8243  ax-pre-ltadd 8245

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3045  df-csb 3141  df-dif 3215  df-un 3217  df-in 3219  df-ss 3226  df-nul 3511  df-if 3623  df-pw 3673  df-sn 3697  df-pr 3698  df-op 3700  df-uni 3917  df-int 3952  df-iun 3995  df-br 4112  df-opab 4174  df-mpt 4175  df-tr 4211  df-id 4416  df-iord 4489  df-on 4491  df-suc 4494  df-iom 4715  df-xp 4757  df-rel 4758  df-cnv 4759  df-co 4760  df-dm 4761  df-rn 4762  df-res 4763  df-ima 4764  df-iota 5314  df-fun 5356  df-fn 5357  df-f 5358  df-f1 5359  df-fo 5360  df-f1o 5361  df-fv 5362  df-riota 6005  df-ov 6055  df-oprab 6056  df-mpo 6057  df-er 6769  df-en 6978  df-fin 6980  df-pnf 8312  df-mnf 8313  df-xr 8314  df-ltxr 8315  df-le 8316  df-sub 8448  df-neg 8449  df-inn 9240  df-n0 9499  df-z 9580  df-uz 9857  df-fz 10346

This theorem is referenced by:  ballotfilemcinfi  13147  ballotfilemdifcfi  13148