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

Theorem exbtwnz 10251
Description: If a real number is between an integer and its successor, there is a unique greatest integer less than or equal to the real number. (Contributed by Jim Kingdon, 10-May-2022.)
Hypotheses
Ref Expression
exbtwnz.ex (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℤ (𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)))
exbtwnz.a (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
Assertion
Ref Expression
exbtwnz (𝜑 → ∃!𝑥 ∈ ℤ (𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝜑,𝑥

Proof of Theorem exbtwnz
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 exbtwnz.ex . 2 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℤ (𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)))
2 simplrl 535 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝑥 ∈ ℤ)
32zred 9375 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝑥 ∈ ℝ)
4 exbtwnz.a . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
54ad2antrr 488 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝐴 ∈ ℝ)
6 simplrr 536 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝑦 ∈ ℤ)
76zred 9375 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝑦 ∈ ℝ)
8 1red 7972 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 1 ∈ ℝ)
97, 8readdcld 7987 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → (𝑦 + 1) ∈ ℝ)
10 simprll 537 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝑥𝐴)
11 simprrr 540 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝐴 < (𝑦 + 1))
123, 5, 9, 10, 11lelttrd 8082 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝑥 < (𝑦 + 1))
13 zleltp1 9308 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (𝑥𝑦𝑥 < (𝑦 + 1)))
142, 6, 13syl2anc 411 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → (𝑥𝑦𝑥 < (𝑦 + 1)))
1512, 14mpbird 167 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝑥𝑦)
163, 8readdcld 7987 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → (𝑥 + 1) ∈ ℝ)
17 simprrl 539 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝑦𝐴)
18 simprlr 538 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝐴 < (𝑥 + 1))
197, 5, 16, 17, 18lelttrd 8082 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝑦 < (𝑥 + 1))
20 zleltp1 9308 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (𝑦𝑥𝑦 < (𝑥 + 1)))
216, 2, 20syl2anc 411 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → (𝑦𝑥𝑦 < (𝑥 + 1)))
2219, 21mpbird 167 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝑦𝑥)
233, 7letri3d 8073 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → (𝑥 = 𝑦 ↔ (𝑥𝑦𝑦𝑥)))
2415, 22, 23mpbir2and 944 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1)))) → 𝑥 = 𝑦)
2524ex 115 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → (((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1))) → 𝑥 = 𝑦))
2625ralrimivva 2559 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ ℤ (((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1))) → 𝑥 = 𝑦))
27 breq1 4007 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥𝐴𝑦𝐴))
28 oveq1 5882 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 + 1) = (𝑦 + 1))
2928breq2d 4016 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (𝐴 < (𝑥 + 1) ↔ 𝐴 < (𝑦 + 1)))
3027, 29anbi12d 473 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ↔ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1))))
3130rmo4 2931 . . 3 (∃*𝑥 ∈ ℤ (𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ↔ ∀𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ ℤ (((𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ (𝑦𝐴𝐴 < (𝑦 + 1))) → 𝑥 = 𝑦))
3226, 31sylibr 134 . 2 (𝜑 → ∃*𝑥 ∈ ℤ (𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)))
33 reu5 2690 . 2 (∃!𝑥 ∈ ℤ (𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ↔ (∃𝑥 ∈ ℤ (𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)) ∧ ∃*𝑥 ∈ ℤ (𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1))))
341, 32, 33sylanbrc 417 1 (𝜑 → ∃!𝑥 ∈ ℤ (𝑥𝐴𝐴 < (𝑥 + 1)))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 104  wb 105  wcel 2148  wral 2455  wrex 2456  ∃!wreu 2457  ∃*wrmo 2458   class class class wbr 4004  (class class class)co 5875  cr 7810  1c1 7812   + caddc 7814   < clt 7992  cle 7993  cz 9253
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 4122  ax-pow 4175  ax-pr 4210  ax-un 4434  ax-setind 4537  ax-cnex 7902  ax-resscn 7903  ax-1cn 7904  ax-1re 7905  ax-icn 7906  ax-addcl 7907  ax-addrcl 7908  ax-mulcl 7909  ax-addcom 7911  ax-addass 7913  ax-distr 7915  ax-i2m1 7916  ax-0lt1 7917  ax-0id 7919  ax-rnegex 7920  ax-cnre 7922  ax-pre-ltirr 7923  ax-pre-ltwlin 7924  ax-pre-lttrn 7925  ax-pre-apti 7926  ax-pre-ltadd 7927
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-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2740  df-sbc 2964  df-dif 3132  df-un 3134  df-in 3136  df-ss 3143  df-pw 3578  df-sn 3599  df-pr 3600  df-op 3602  df-uni 3811  df-int 3846  df-br 4005  df-opab 4066  df-id 4294  df-xp 4633  df-rel 4634  df-cnv 4635  df-co 4636  df-dm 4637  df-iota 5179  df-fun 5219  df-fv 5225  df-riota 5831  df-ov 5878  df-oprab 5879  df-mpo 5880  df-pnf 7994  df-mnf 7995  df-xr 7996  df-ltxr 7997  df-le 7998  df-sub 8130  df-neg 8131  df-inn 8920  df-n0 9177  df-z 9254
This theorem is referenced by:  qbtwnz  10252  apbtwnz  10274
  Copyright terms: Public domain W3C validator