Theorem neapmkv 15712

Description: If negated equality for real numbers implies apartness, Markov's Principle follows. Exercise 11.10 of [HoTT], p. (varies). (Contributed by Jim Kingdon, 24-Jun-2024.)

Assertion

Ref	Expression
neapmkv	⊢ (∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦) → ω ∈ Markov)

Distinct variable group:   𝑥,𝑦

Proof of Theorem neapmkv

Dummy variables 𝑓 𝑖 𝑗 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elmapi 6729	. . . . . 6 ⊢ (𝑓 ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ) → 𝑓:ℕ⟶{0, 1})
2	1	adantl 277	. . . . 5 ⊢ ((∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦) ∧ 𝑓 ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ)) → 𝑓:ℕ⟶{0, 1})
3		oveq2 5930	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑖 = 𝑗 → (2↑𝑖) = (2↑𝑗))
4	3	oveq2d 5938	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 = 𝑗 → (1 / (2↑𝑖)) = (1 / (2↑𝑗)))
5		fveq2 5558	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 = 𝑗 → (𝑓‘𝑖) = (𝑓‘𝑗))
6	4, 5	oveq12d 5940	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 = 𝑗 → ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) = ((1 / (2↑𝑗)) · (𝑓‘𝑗)))
7	6	cbvsumv 11526	. . . . 5 ⊢ Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) = Σ𝑗 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑗)) · (𝑓‘𝑗))
8	2, 7	trilpolemcl 15681	. . . . . . 7 ⊢ ((∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦) ∧ 𝑓 ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ)) → Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) ∈ ℝ)
9		1red 8041	. . . . . . 7 ⊢ ((∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦) ∧ 𝑓 ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ)) → 1 ∈ ℝ)
10		simpl 109	. . . . . . 7 ⊢ ((∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦) ∧ 𝑓 ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ)) → ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦))
11		neeq1 2380	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) → (𝑥 ≠ 𝑦 ↔ Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) ≠ 𝑦))
12		breq1 4036	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) → (𝑥 # 𝑦 ↔ Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) # 𝑦))
13	11, 12	imbi12d 234	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) → ((𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦) ↔ (Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) ≠ 𝑦 → Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) # 𝑦)))
14		neeq2 2381	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = 1 → (Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) ≠ 𝑦 ↔ Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) ≠ 1))
15		breq2 4037	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = 1 → (Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) # 𝑦 ↔ Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) # 1))
16	14, 15	imbi12d 234	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 1 → ((Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) ≠ 𝑦 → Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) # 𝑦) ↔ (Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) ≠ 1 → Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) # 1)))
17	13, 16	rspc2va 2882	. . . . . . 7 ⊢ (((Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦)) → (Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) ≠ 1 → Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) # 1))
18	8, 9, 10, 17	syl21anc 1248	. . . . . 6 ⊢ ((∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦) ∧ 𝑓 ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ)) → (Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) ≠ 1 → Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) # 1))
19	18	imp 124	. . . . 5 ⊢ (((∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦) ∧ 𝑓 ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ)) ∧ Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) ≠ 1) → Σ𝑖 ∈ ℕ ((1 / (2↑𝑖)) · (𝑓‘𝑖)) # 1)
20	2, 7, 19	neapmkvlem 15711	. . . 4 ⊢ ((∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦) ∧ 𝑓 ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ)) → (¬ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑓‘𝑧) = 1 → ∃𝑧 ∈ ℕ (𝑓‘𝑧) = 0))
21	20	ralrimiva 2570	. . 3 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦) → ∀𝑓 ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ)(¬ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑓‘𝑧) = 1 → ∃𝑧 ∈ ℕ (𝑓‘𝑧) = 0))
22		nnex 8996	. . . 4 ⊢ ℕ ∈ V
23		ismkvnn 15697	. . . 4 ⊢ (ℕ ∈ V → (ℕ ∈ Markov ↔ ∀𝑓 ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ)(¬ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑓‘𝑧) = 1 → ∃𝑧 ∈ ℕ (𝑓‘𝑧) = 0)))
24	22, 23	ax-mp 5	. . 3 ⊢ (ℕ ∈ Markov ↔ ∀𝑓 ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ)(¬ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑓‘𝑧) = 1 → ∃𝑧 ∈ ℕ (𝑓‘𝑧) = 0))
25	21, 24	sylibr 134	. 2 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦) → ℕ ∈ Markov)
26		nnenom 10526	. . 3 ⊢ ℕ ≈ ω
27		enmkv 7228	. . 3 ⊢ (ℕ ≈ ω → (ℕ ∈ Markov ↔ ω ∈ Markov))
28	26, 27	ax-mp 5	. 2 ⊢ (ℕ ∈ Markov ↔ ω ∈ Markov)
29	25, 28	sylib 122	1 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 ≠ 𝑦 → 𝑥 # 𝑦) → ω ∈ Markov)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1364   ∈ wcel 2167   ≠ wne 2367  ∀wral 2475  ∃wrex 2476  Vcvv 2763  {cpr 3623   class class class wbr 4033  ωcom 4626  ⟶wf 5254  ‘cfv 5258  (class class class)co 5922   ↑_𝑚 cmap 6707   ≈ cen 6797  Markovcmarkov 7217  ℝcr 7878  0cc0 7879  1c1 7880   · cmul 7884   # cap 8608   / cdiv 8699  ℕcn 8990  2c2 9041  ↑cexp 10630  Σcsu 11518

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-coll 4148  ax-sep 4151  ax-nul 4159  ax-pow 4207  ax-pr 4242  ax-un 4468  ax-setind 4573  ax-iinf 4624  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-mulrcl 7978  ax-addcom 7979  ax-mulcom 7980  ax-addass 7981  ax-mulass 7982  ax-distr 7983  ax-i2m1 7984  ax-0lt1 7985  ax-1rid 7986  ax-0id 7987  ax-rnegex 7988  ax-precex 7989  ax-cnre 7990  ax-pre-ltirr 7991  ax-pre-ltwlin 7992  ax-pre-lttrn 7993  ax-pre-apti 7994  ax-pre-ltadd 7995  ax-pre-mulgt0 7996  ax-pre-mulext 7997  ax-arch 7998  ax-caucvg 7999

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  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-rmo 2483  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3451  df-if 3562  df-pw 3607  df-sn 3628  df-pr 3629  df-op 3631  df-uni 3840  df-int 3875  df-iun 3918  df-br 4034  df-opab 4095  df-mpt 4096  df-tr 4132  df-id 4328  df-po 4331  df-iso 4332  df-iord 4401  df-on 4403  df-ilim 4404  df-suc 4406  df-iom 4627  df-xp 4669  df-rel 4670  df-cnv 4671  df-co 4672  df-dm 4673  df-rn 4674  df-res 4675  df-ima 4676  df-iota 5219  df-fun 5260  df-fn 5261  df-f 5262  df-f1 5263  df-fo 5264  df-f1o 5265  df-fv 5266  df-isom 5267  df-riota 5877  df-ov 5925  df-oprab 5926  df-mpo 5927  df-1st 6198  df-2nd 6199  df-recs 6363  df-irdg 6428  df-frec 6449  df-1o 6474  df-2o 6475  df-oadd 6478  df-er 6592  df-map 6709  df-en 6800  df-dom 6801  df-fin 6802  df-omni 7201  df-markov 7218  df-pnf 8063  df-mnf 8064  df-xr 8065  df-ltxr 8066  df-le 8067  df-sub 8199  df-neg 8200  df-reap 8602  df-ap 8609  df-div 8700  df-inn 8991  df-2 9049  df-3 9050  df-4 9051  df-n0 9250  df-z 9327  df-uz 9602  df-q 9694  df-rp 9729  df-ico 9969  df-fz 10084  df-fzo 10218  df-seqfrec 10540  df-exp 10631  df-ihash 10868  df-cj 11007  df-re 11008  df-im 11009  df-rsqrt 11163  df-abs 11164  df-clim 11444  df-sumdc 11519

This theorem is referenced by: (None)