Theorem nninfdclemcl 12403

Description: Lemma for nninfdc 12408. (Contributed by Jim Kingdon, 25-Sep-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
nninfdclemf.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℕ)
nninfdclemf.dc	⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝑥 ∈ 𝐴)
nninfdclemf.nb	⊢ (𝜑 → ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛 ∈ 𝐴 𝑚 < 𝑛)
nninfdclemcl.p	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ 𝐴)
nninfdclemcl.q	⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ 𝐴)

Assertion

Ref	Expression
nninfdclemcl	⊢ (𝜑 → (𝑃(𝑦 ∈ ℕ, 𝑧 ∈ ℕ ↦ inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑦 + 1))), ℝ, < ))𝑄) ∈ 𝐴)

Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑦,𝐴,𝑧   𝐴,𝑚,𝑛   𝑥,𝑃   𝑃,𝑚,𝑛   𝑦,𝑃,𝑧   𝑦,𝑄,𝑧   𝑚,𝑛

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦,𝑧,𝑚,𝑛)   𝑄(𝑥,𝑚,𝑛)

Proof of Theorem nninfdclemcl

Dummy variables 𝑟 𝑠 𝑡 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nninfdclemf.a	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℕ)
2		nninfdclemcl.p	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ 𝐴)
3	1, 2	sseldd 3148	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ)
4		nninfdclemcl.q	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ 𝐴)
5	1, 4	sseldd 3148	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℕ)
6		inss1 3347	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))) ⊆ 𝐴
7	6, 1	sstrid 3158	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))) ⊆ ℕ)
8		eleq1w 2231	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 𝑠 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↔ 𝑠 ∈ 𝐴))
9	8	dcbid 833	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑠 → (DECID 𝑥 ∈ 𝐴 ↔ DECID 𝑠 ∈ 𝐴))
10		nninfdclemf.dc	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝑥 ∈ 𝐴)
11	10	adantr 274	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ ℕ) → ∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝑥 ∈ 𝐴)
12		simpr 109	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ ℕ) → 𝑠 ∈ ℕ)
13	9, 11, 12	rspcdva 2839	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ ℕ) → DECID 𝑠 ∈ 𝐴)
14	3	adantr 274	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ ℕ) → 𝑃 ∈ ℕ)
15	14	nnzd 9333	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ ℕ) → 𝑃 ∈ ℤ)
16	15	peano2zd 9337	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ ℕ) → (𝑃 + 1) ∈ ℤ)
17	12	nnzd 9333	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ ℕ) → 𝑠 ∈ ℤ)
18		eluzdc 9569	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑃 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝑠 ∈ ℤ) → DECID 𝑠 ∈ (ℤ≥‘(𝑃 + 1)))
19	16, 17, 18	syl2anc 409	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ ℕ) → DECID 𝑠 ∈ (ℤ≥‘(𝑃 + 1)))
20		dcan2 929	. . . . . . . . 9 ⊢ (DECID 𝑠 ∈ 𝐴 → (DECID 𝑠 ∈ (ℤ≥‘(𝑃 + 1)) → DECID (𝑠 ∈ 𝐴 ∧ 𝑠 ∈ (ℤ≥‘(𝑃 + 1)))))
21	13, 19, 20	sylc 62	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ ℕ) → DECID (𝑠 ∈ 𝐴 ∧ 𝑠 ∈ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
22		elin 3310	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑠 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))) ↔ (𝑠 ∈ 𝐴 ∧ 𝑠 ∈ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
23	22	dcbii 835	. . . . . . . 8 ⊢ (DECID 𝑠 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))) ↔ DECID (𝑠 ∈ 𝐴 ∧ 𝑠 ∈ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
24	21, 23	sylibr 133	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ ℕ) → DECID 𝑠 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
25	24	ralrimiva 2543	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∀𝑠 ∈ ℕ DECID 𝑠 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
26		eleq1w 2231	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 = 𝑥 → (𝑠 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))) ↔ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1)))))
27	26	dcbid 833	. . . . . . 7 ⊢ (𝑠 = 𝑥 → (DECID 𝑠 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))) ↔ DECID 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1)))))
28	27	cbvralv 2696	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑠 ∈ ℕ DECID 𝑠 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))) ↔ ∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
29	25, 28	sylib 121	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
30		breq1 3992	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 = 𝑃 → (𝑚 < 𝑛 ↔ 𝑃 < 𝑛))
31	30	rexbidv 2471	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑚 = 𝑃 → (∃𝑛 ∈ 𝐴 𝑚 < 𝑛 ↔ ∃𝑛 ∈ 𝐴 𝑃 < 𝑛))
32		nninfdclemf.nb	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛 ∈ 𝐴 𝑚 < 𝑛)
33	31, 32, 3	rspcdva 2839	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ∃𝑛 ∈ 𝐴 𝑃 < 𝑛)
34		breq2 3993	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑡 → (𝑃 < 𝑛 ↔ 𝑃 < 𝑡))
35	34	cbvrexv 2697	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑛 ∈ 𝐴 𝑃 < 𝑛 ↔ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑃 < 𝑡)
36	33, 35	sylib 121	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑃 < 𝑡)
37		simprl 526	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑡 ∈ 𝐴 ∧ 𝑃 < 𝑡)) → 𝑡 ∈ 𝐴)
38	3	nnzd 9333	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℤ)
39	38	peano2zd 9337	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝑃 + 1) ∈ ℤ)
40	39	adantr 274	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑡 ∈ 𝐴 ∧ 𝑃 < 𝑡)) → (𝑃 + 1) ∈ ℤ)
41	1	adantr 274	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑡 ∈ 𝐴 ∧ 𝑃 < 𝑡)) → 𝐴 ⊆ ℕ)
42	41, 37	sseldd 3148	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑡 ∈ 𝐴 ∧ 𝑃 < 𝑡)) → 𝑡 ∈ ℕ)
43	42	nnzd 9333	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑡 ∈ 𝐴 ∧ 𝑃 < 𝑡)) → 𝑡 ∈ ℤ)
44		simprr 527	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑡 ∈ 𝐴 ∧ 𝑃 < 𝑡)) → 𝑃 < 𝑡)
45	3	adantr 274	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑡 ∈ 𝐴 ∧ 𝑃 < 𝑡)) → 𝑃 ∈ ℕ)
46		nnltp1le 9272	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑡 ∈ ℕ) → (𝑃 < 𝑡 ↔ (𝑃 + 1) ≤ 𝑡))
47	45, 42, 46	syl2anc 409	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑡 ∈ 𝐴 ∧ 𝑃 < 𝑡)) → (𝑃 < 𝑡 ↔ (𝑃 + 1) ≤ 𝑡))
48	44, 47	mpbid 146	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑡 ∈ 𝐴 ∧ 𝑃 < 𝑡)) → (𝑃 + 1) ≤ 𝑡)
49		eluz2 9493	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑡 ∈ (ℤ≥‘(𝑃 + 1)) ↔ ((𝑃 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝑡 ∈ ℤ ∧ (𝑃 + 1) ≤ 𝑡))
50	40, 43, 48, 49	syl3anbrc 1176	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑡 ∈ 𝐴 ∧ 𝑃 < 𝑡)) → 𝑡 ∈ (ℤ≥‘(𝑃 + 1)))
51	37, 50	elind 3312	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑡 ∈ 𝐴 ∧ 𝑃 < 𝑡)) → 𝑡 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
52		elex2 2746	. . . . . . 7 ⊢ (𝑡 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))) → ∃𝑟 𝑟 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
53	51, 52	syl 14	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑡 ∈ 𝐴 ∧ 𝑃 < 𝑡)) → ∃𝑟 𝑟 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
54	36, 53	rexlimddv 2592	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∃𝑟 𝑟 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
55		nnmindc 11989	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))) ⊆ ℕ ∧ ∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))) ∧ ∃𝑟 𝑟 ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1)))) → inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))), ℝ, < ) ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
56	7, 29, 54, 55	syl3anc 1233	. . . 4 ⊢ (𝜑 → inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))), ℝ, < ) ∈ (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
57	56	elin1d 3316	. . 3 ⊢ (𝜑 → inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))), ℝ, < ) ∈ 𝐴)
58		fvoveq1 5876	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝑃 → (ℤ≥‘(𝑦 + 1)) = (ℤ≥‘(𝑃 + 1)))
59	58	ineq2d 3328	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = 𝑃 → (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑦 + 1))) = (𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))))
60	59	infeq1d 6989	. . . 4 ⊢ (𝑦 = 𝑃 → inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑦 + 1))), ℝ, < ) = inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))), ℝ, < ))
61		eqidd 2171	. . . 4 ⊢ (𝑧 = 𝑄 → inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))), ℝ, < ) = inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))), ℝ, < ))
62		eqid 2170	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ, 𝑧 ∈ ℕ ↦ inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑦 + 1))), ℝ, < )) = (𝑦 ∈ ℕ, 𝑧 ∈ ℕ ↦ inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑦 + 1))), ℝ, < ))
63	60, 61, 62	ovmpog 5987	. . 3 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝑄 ∈ ℕ ∧ inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))), ℝ, < ) ∈ 𝐴) → (𝑃(𝑦 ∈ ℕ, 𝑧 ∈ ℕ ↦ inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑦 + 1))), ℝ, < ))𝑄) = inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))), ℝ, < ))
64	3, 5, 57, 63	syl3anc 1233	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑃(𝑦 ∈ ℕ, 𝑧 ∈ ℕ ↦ inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑦 + 1))), ℝ, < ))𝑄) = inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑃 + 1))), ℝ, < ))
65	64, 57	eqeltrd 2247	1 ⊢ (𝜑 → (𝑃(𝑦 ∈ ℕ, 𝑧 ∈ ℕ ↦ inf((𝐴 ∩ (ℤ≥‘(𝑦 + 1))), ℝ, < ))𝑄) ∈ 𝐴)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104  DECID wdc 829   = wceq 1348  ∃wex 1485   ∈ wcel 2141  ∀wral 2448  ∃wrex 2449   ∩ cin 3120   ⊆ wss 3121   class class class wbr 3989  ‘cfv 5198  (class class class)co 5853   ∈ cmpo 5855  infcinf 6960  ℝcr 7773  1c1 7775   + caddc 7777   < clt 7954   ≤ cle 7955  ℕcn 8878  ℤcz 9212  ℤ_≥cuz 9487

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 609  ax-in2 610  ax-io 704  ax-5 1440  ax-7 1441  ax-gen 1442  ax-ie1 1486  ax-ie2 1487  ax-8 1497  ax-10 1498  ax-11 1499  ax-i12 1500  ax-bndl 1502  ax-4 1503  ax-17 1519  ax-i9 1523  ax-ial 1527  ax-i5r 1528  ax-13 2143  ax-14 2144  ax-ext 2152  ax-sep 4107  ax-pow 4160  ax-pr 4194  ax-un 4418  ax-setind 4521  ax-cnex 7865  ax-resscn 7866  ax-1cn 7867  ax-1re 7868  ax-icn 7869  ax-addcl 7870  ax-addrcl 7871  ax-mulcl 7872  ax-addcom 7874  ax-addass 7876  ax-distr 7878  ax-i2m1 7879  ax-0lt1 7880  ax-0id 7882  ax-rnegex 7883  ax-cnre 7885  ax-pre-ltirr 7886  ax-pre-ltwlin 7887  ax-pre-lttrn 7888  ax-pre-apti 7889  ax-pre-ltadd 7890

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 830  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1351  df-fal 1354  df-nf 1454  df-sb 1756  df-eu 2022  df-mo 2023  df-clab 2157  df-cleq 2163  df-clel 2166  df-nfc 2301  df-ne 2341  df-nel 2436  df-ral 2453  df-rex 2454  df-reu 2455  df-rmo 2456  df-rab 2457  df-v 2732  df-sbc 2956  df-csb 3050  df-dif 3123  df-un 3125  df-in 3127  df-ss 3134  df-pw 3568  df-sn 3589  df-pr 3590  df-op 3592  df-uni 3797  df-int 3832  df-iun 3875  df-br 3990  df-opab 4051  df-mpt 4052  df-id 4278  df-po 4281  df-iso 4282  df-xp 4617  df-rel 4618  df-cnv 4619  df-co 4620  df-dm 4621  df-rn 4622  df-res 4623  df-ima 4624  df-iota 5160  df-fun 5200  df-fn 5201  df-f 5202  df-f1 5203  df-fo 5204  df-f1o 5205  df-fv 5206  df-isom 5207  df-riota 5809  df-ov 5856  df-oprab 5857  df-mpo 5858  df-1st 6119  df-2nd 6120  df-sup 6961  df-inf 6962  df-pnf 7956  df-mnf 7957  df-xr 7958  df-ltxr 7959  df-le 7960  df-sub 8092  df-neg 8093  df-inn 8879  df-n0 9136  df-z 9213  df-uz 9488  df-fz 9966  df-fzo 10099

This theorem is referenced by:  nninfdclemf  12404  nninfdclemp1  12405