Theorem fzind 9711

Description: Induction on the integers from 𝑀 to 𝑁 inclusive . The first four hypotheses give us the substitution instances we need; the last two are the basis and the induction step. (Contributed by Paul Chapman, 31-Mar-2011.)

Hypotheses

Ref	Expression
fzind.1	⊢ (𝑥 = 𝑀 → (𝜑 ↔ 𝜓))
fzind.2	⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝜑 ↔ 𝜒))
fzind.3	⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → (𝜑 ↔ 𝜃))
fzind.4	⊢ (𝑥 = 𝐾 → (𝜑 ↔ 𝜏))
fzind.5	⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑁) → 𝜓)
fzind.6	⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦 ∧ 𝑦 < 𝑁)) → (𝜒 → 𝜃))

Assertion

Ref	Expression
fzind	⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝐾 ∧ 𝐾 ≤ 𝑁)) → 𝜏)

Distinct variable groups:   𝑥,𝐾   𝑥,𝑀,𝑦   𝑥,𝑁,𝑦   𝜒,𝑥   𝜑,𝑦   𝜓,𝑥   𝜏,𝑥   𝜃,𝑥

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝜓(𝑦)   𝜒(𝑦)   𝜃(𝑦)   𝜏(𝑦)   𝐾(𝑦)

Proof of Theorem fzind

Step	Hyp	Ref	Expression
1		breq1 4117	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 𝑀 → (𝑥 ≤ 𝑁 ↔ 𝑀 ≤ 𝑁))
2	1	anbi2d 464	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑀 → ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≤ 𝑁) ↔ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑁)))
3		fzind.1	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑀 → (𝜑 ↔ 𝜓))
4	2, 3	imbi12d 234	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑀 → (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≤ 𝑁) → 𝜑) ↔ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑁) → 𝜓)))
5		breq1 4117	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 ≤ 𝑁 ↔ 𝑦 ≤ 𝑁))
6	5	anbi2d 464	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≤ 𝑁) ↔ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ≤ 𝑁)))
7		fzind.2	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝜑 ↔ 𝜒))
8	6, 7	imbi12d 234	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≤ 𝑁) → 𝜑) ↔ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ≤ 𝑁) → 𝜒)))
9		breq1 4117	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → (𝑥 ≤ 𝑁 ↔ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁))
10	9	anbi2d 464	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≤ 𝑁) ↔ (𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁)))
11		fzind.3	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → (𝜑 ↔ 𝜃))
12	10, 11	imbi12d 234	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≤ 𝑁) → 𝜑) ↔ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁) → 𝜃)))
13		breq1 4117	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 𝐾 → (𝑥 ≤ 𝑁 ↔ 𝐾 ≤ 𝑁))
14	13	anbi2d 464	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝐾 → ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≤ 𝑁) ↔ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ≤ 𝑁)))
15		fzind.4	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝐾 → (𝜑 ↔ 𝜏))
16	14, 15	imbi12d 234	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝐾 → (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≤ 𝑁) → 𝜑) ↔ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ≤ 𝑁) → 𝜏)))
17		fzind.5	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑁) → 𝜓)
18	17	3expib 1233	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑁) → 𝜓))
19		zre 9598	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑦 ∈ ℤ → 𝑦 ∈ ℝ)
20		zre 9598	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℝ)
21		p1le 9140	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑁 ∈ ℝ ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑦 ≤ 𝑁)
22	21	3expia 1232	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑁 ∈ ℝ) → ((𝑦 + 1) ≤ 𝑁 → 𝑦 ≤ 𝑁))
23	19, 20, 22	syl2an 289	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑦 + 1) ≤ 𝑁 → 𝑦 ≤ 𝑁))
24	23	imdistanda 448	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 ∈ ℤ → ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁) → (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ≤ 𝑁)))
25	24	imim1d 75	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 ∈ ℤ → (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ≤ 𝑁) → 𝜒) → ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁) → 𝜒)))
26	25	3ad2ant2 1046	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) → (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ≤ 𝑁) → 𝜒) → ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁) → 𝜒)))
27		zltp1le 9649	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑦 < 𝑁 ↔ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁))
28	27	adantlr 477	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑦 < 𝑁 ↔ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁))
29	28	expcom 116	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) → (𝑦 < 𝑁 ↔ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁)))
30	29	pm5.32d 450	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) ∧ 𝑦 < 𝑁) ↔ ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁)))
31	30	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) ∧ 𝑦 < 𝑁) ↔ ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁)))
32		fzind.6	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦 ∧ 𝑦 < 𝑁)) → (𝜒 → 𝜃))
33	32	expcom 116	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦 ∧ 𝑦 < 𝑁) → ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝜒 → 𝜃)))
34	33	3expa 1230	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) ∧ 𝑦 < 𝑁) → ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝜒 → 𝜃)))
35	34	com12 30	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) ∧ 𝑦 < 𝑁) → (𝜒 → 𝜃)))
36	31, 35	sylbird 170	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁) → (𝜒 → 𝜃)))
37	36	ex 115	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → (𝑁 ∈ ℤ → (((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁) → (𝜒 → 𝜃))))
38	37	com23 78	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → (((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁) → (𝑁 ∈ ℤ → (𝜒 → 𝜃))))
39	38	expd 258	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) → ((𝑦 + 1) ≤ 𝑁 → (𝑁 ∈ ℤ → (𝜒 → 𝜃)))))
40	39	3impib 1228	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) → ((𝑦 + 1) ≤ 𝑁 → (𝑁 ∈ ℤ → (𝜒 → 𝜃))))
41	40	com23 78	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) → (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑦 + 1) ≤ 𝑁 → (𝜒 → 𝜃))))
42	41	impd 254	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) → ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁) → (𝜒 → 𝜃)))
43	42	a2d 26	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) → (((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁) → 𝜒) → ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁) → 𝜃)))
44	26, 43	syld 45	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑦) → (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ≤ 𝑁) → 𝜒) → ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑦 + 1) ≤ 𝑁) → 𝜃)))
45	4, 8, 12, 16, 18, 44	uzind 9707	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝐾) → ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ≤ 𝑁) → 𝜏))
46	45	expcomd 1487	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝐾) → (𝐾 ≤ 𝑁 → (𝑁 ∈ ℤ → 𝜏)))
47	46	3expb 1231	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝐾)) → (𝐾 ≤ 𝑁 → (𝑁 ∈ ℤ → 𝜏)))
48	47	expcom 116	. . . . 5 ⊢ ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝐾) → (𝑀 ∈ ℤ → (𝐾 ≤ 𝑁 → (𝑁 ∈ ℤ → 𝜏))))
49	48	com23 78	. . . 4 ⊢ ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝐾) → (𝐾 ≤ 𝑁 → (𝑀 ∈ ℤ → (𝑁 ∈ ℤ → 𝜏))))
50	49	3impia 1227	. . 3 ⊢ ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝐾 ∧ 𝐾 ≤ 𝑁) → (𝑀 ∈ ℤ → (𝑁 ∈ ℤ → 𝜏)))
51	50	impd 254	. 2 ⊢ ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝐾 ∧ 𝐾 ≤ 𝑁) → ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝜏))
52	51	impcom 125	1 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝐾 ∧ 𝐾 ≤ 𝑁)) → 𝜏)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 1005   = wceq 1398   ∈ wcel 2205   class class class wbr 4114  (class class class)co 6058  ℝcr 8142  1c1 8144   + caddc 8146   < clt 8324   ≤ cle 8325  ℤcz 9594

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-sep 4233  ax-pow 4292  ax-pr 4327  ax-un 4559  ax-setind 4664  ax-cnex 8234  ax-resscn 8235  ax-1cn 8236  ax-1re 8237  ax-icn 8238  ax-addcl 8239  ax-addrcl 8240  ax-mulcl 8241  ax-addcom 8243  ax-addass 8245  ax-distr 8247  ax-i2m1 8248  ax-0lt1 8249  ax-0id 8251  ax-rnegex 8252  ax-cnre 8254  ax-pre-ltirr 8255  ax-pre-ltwlin 8256  ax-pre-lttrn 8257  ax-pre-ltadd 8259

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  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 3046  df-dif 3216  df-un 3218  df-in 3220  df-ss 3227  df-pw 3676  df-sn 3700  df-pr 3701  df-op 3703  df-uni 3920  df-int 3955  df-br 4115  df-opab 4177  df-id 4419  df-xp 4760  df-rel 4761  df-cnv 4762  df-co 4763  df-dm 4764  df-iota 5317  df-fun 5359  df-fv 5365  df-riota 6011  df-ov 6061  df-oprab 6062  df-mpo 6063  df-pnf 8326  df-mnf 8327  df-xr 8328  df-ltxr 8329  df-le 8330  df-sub 8462  df-neg 8463  df-inn 9255  df-n0 9514  df-z 9595

This theorem is referenced by:  fnn0ind  9712  fzind2  10607