Theorem dich0 14888

Description: Real number dichotomy stated in terms of two real numbers or a real number and zero. (Contributed by Jim Kingdon, 22-Jul-2025.)

Assertion

Ref	Expression
dich0	⊢ (∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑥))

Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝑧

Proof of Theorem dich0

Step	Hyp	Ref	Expression
1		breq1 4036	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (𝑥 − 𝑦) → (𝑧 ≤ 0 ↔ (𝑥 − 𝑦) ≤ 0))
2		breq2 4037	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (𝑥 − 𝑦) → (0 ≤ 𝑧 ↔ 0 ≤ (𝑥 − 𝑦)))
3	1, 2	orbi12d 794	. . . . 5 ⊢ (𝑧 = (𝑥 − 𝑦) → ((𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧) ↔ ((𝑥 − 𝑦) ≤ 0 ∨ 0 ≤ (𝑥 − 𝑦))))
4		simpl 109	. . . . 5 ⊢ ((∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → ∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧))
5		resubcl 8290	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑥 − 𝑦) ∈ ℝ)
6	5	adantl 277	. . . . 5 ⊢ ((∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → (𝑥 − 𝑦) ∈ ℝ)
7	3, 4, 6	rspcdva 2873	. . . 4 ⊢ ((∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → ((𝑥 − 𝑦) ≤ 0 ∨ 0 ≤ (𝑥 − 𝑦)))
8		simprl 529	. . . . . 6 ⊢ ((∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → 𝑥 ∈ ℝ)
9		simprr 531	. . . . . 6 ⊢ ((∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → 𝑦 ∈ ℝ)
10	8, 9	suble0d 8563	. . . . 5 ⊢ ((∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → ((𝑥 − 𝑦) ≤ 0 ↔ 𝑥 ≤ 𝑦))
11	8, 9	subge0d 8562	. . . . 5 ⊢ ((∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → (0 ≤ (𝑥 − 𝑦) ↔ 𝑦 ≤ 𝑥))
12	10, 11	orbi12d 794	. . . 4 ⊢ ((∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → (((𝑥 − 𝑦) ≤ 0 ∨ 0 ≤ (𝑥 − 𝑦)) ↔ (𝑥 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑥)))
13	7, 12	mpbid 147	. . 3 ⊢ ((∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → (𝑥 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑥))
14	13	ralrimivva 2579	. 2 ⊢ (∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧) → ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑥))
15		breq2 4037	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = 0 → (𝑧 ≤ 𝑦 ↔ 𝑧 ≤ 0))
16		breq1 4036	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = 0 → (𝑦 ≤ 𝑧 ↔ 0 ≤ 𝑧))
17	15, 16	orbi12d 794	. . . 4 ⊢ (𝑦 = 0 → ((𝑧 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑧) ↔ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧)))
18		breq1 4036	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 ≤ 𝑦 ↔ 𝑧 ≤ 𝑦))
19		breq2 4037	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑦 ≤ 𝑥 ↔ 𝑦 ≤ 𝑧))
20	18, 19	orbi12d 794	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → ((𝑥 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑥) ↔ (𝑧 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑧)))
21	20	ralbidv 2497	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑥) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑧)))
22	21	rspccva 2867	. . . 4 ⊢ ((∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑥) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑧))
23		0red 8027	. . . 4 ⊢ ((∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑥) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → 0 ∈ ℝ)
24	17, 22, 23	rspcdva 2873	. . 3 ⊢ ((∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑥) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧))
25	24	ralrimiva 2570	. 2 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑥) → ∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧))
26	14, 25	impbii 126	1 ⊢ (∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 ≤ 0 ∨ 0 ≤ 𝑧) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≤ 𝑦 ∨ 𝑦 ≤ 𝑥))

Syntax hints:   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∨ wo 709   = wceq 1364   ∈ wcel 2167  ∀wral 2475   class class class wbr 4033  (class class class)co 5922  ℝcr 7878  0cc0 7879   ≤ cle 8062   − cmin 8197

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-sep 4151  ax-pow 4207  ax-pr 4242  ax-un 4468  ax-setind 4573  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-0id 7987  ax-rnegex 7988  ax-cnre 7990  ax-pre-ltadd 7995

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  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-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-pw 3607  df-sn 3628  df-pr 3629  df-op 3631  df-uni 3840  df-br 4034  df-opab 4095  df-id 4328  df-xp 4669  df-rel 4670  df-cnv 4671  df-co 4672  df-dm 4673  df-iota 5219  df-fun 5260  df-fv 5266  df-riota 5877  df-ov 5925  df-oprab 5926  df-mpo 5927  df-pnf 8063  df-mnf 8064  df-xr 8065  df-ltxr 8066  df-le 8067  df-sub 8199  df-neg 8200

This theorem is referenced by:  ivthdich  14889