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Theorem nqprl 7706

Description: Comparing a fraction to a real can be done by whether it is an element of the lower cut, or by <_P. (Contributed by Jim Kingdon, 8-Jul-2020.)

**Assertion**
Ref	Expression
nqprl	⊢ ((𝐴 ∈ Q ∧ 𝐵 ∈ P) → (𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵) ↔ ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵))

Distinct variable group: 𝐴,𝑙,𝑢 Allowed substitution hints: 𝐵(𝑢,𝑙)

Proof of Theorem nqprl Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		prop 7630	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ∈ P → ⟨(1^st ‘𝐵), (2^nd ‘𝐵)⟩ ∈ P)
2		prnmaxl 7643	. . . . . 6 ⊢ ((⟨(1^st ‘𝐵), (2^nd ‘𝐵)⟩ ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) → ∃𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)𝐴 <_Q 𝑥)
3	1, 2	sylan 283	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) → ∃𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)𝐴 <_Q 𝑥)
4		elprnql 7636	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((⟨(1^st ‘𝐵), (2^nd ‘𝐵)⟩ ∈ P ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)) → 𝑥 ∈ Q)
5	1, 4	sylan 283	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐵 ∈ P ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)) → 𝑥 ∈ Q)
6	5	ad2ant2r 509	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐵 ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵) ∧ 𝐴 <_Q 𝑥)) → 𝑥 ∈ Q)
7		vex 2782	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝑥 ∈ V
8		breq2 4066	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑢 = 𝑥 → (𝐴 <_Q 𝑢 ↔ 𝐴 <_Q 𝑥))
9	7, 8	elab 2927	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢} ↔ 𝐴 <_Q 𝑥)
10	9	biimpri 133	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 <_Q 𝑥 → 𝑥 ∈ {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢})
11		ltnqex 7704	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ {𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴} ∈ V
12		gtnqex 7705	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢} ∈ V
13	11, 12	op2nd 6263	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) = {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}
14	13	eleq2i 2276	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ↔ 𝑥 ∈ {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢})
15	10, 14	sylibr 134	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 <_Q 𝑥 → 𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩))
16	15	ad2antll 491	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐵 ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵) ∧ 𝐴 <_Q 𝑥)) → 𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩))
17		simprl 529	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐵 ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵) ∧ 𝐴 <_Q 𝑥)) → 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵))
18		19.8a 1616	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ Q ∧ (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵))) → ∃𝑥(𝑥 ∈ Q ∧ (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵))))
19	6, 16, 17, 18	syl12anc 1250	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐵 ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵) ∧ 𝐴 <_Q 𝑥)) → ∃𝑥(𝑥 ∈ Q ∧ (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵))))
20		df-rex 2494	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑥 ∈ Q (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)) ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ Q ∧ (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵))))
21	19, 20	sylibr 134	. . . . . 6 ⊢ (((𝐵 ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵) ∧ 𝐴 <_Q 𝑥)) → ∃𝑥 ∈ Q (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)))
22		elprnql 7636	. . . . . . . . 9 ⊢ ((⟨(1^st ‘𝐵), (2^nd ‘𝐵)⟩ ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) → 𝐴 ∈ Q)
23	1, 22	sylan 283	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐵 ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) → 𝐴 ∈ Q)
24		simpl 109	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐵 ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) → 𝐵 ∈ P)
25		nqprlu 7702	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ Q → ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩ ∈ P)
26		ltdfpr 7661	. . . . . . . . 9 ⊢ ((⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩ ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) → (⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵 ↔ ∃𝑥 ∈ Q (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵))))
27	25, 26	sylan 283	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ Q ∧ 𝐵 ∈ P) → (⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵 ↔ ∃𝑥 ∈ Q (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵))))
28	23, 24, 27	syl2anc 411	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) → (⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵 ↔ ∃𝑥 ∈ Q (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵))))
29	28	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ (((𝐵 ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵) ∧ 𝐴 <_Q 𝑥)) → (⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵 ↔ ∃𝑥 ∈ Q (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵))))
30	21, 29	mpbird 167	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵) ∧ 𝐴 <_Q 𝑥)) → ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵)
31	3, 30	rexlimddv 2633	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ P ∧ 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)) → ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵)
32	31	ex 115	. . 3 ⊢ (𝐵 ∈ P → (𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵) → ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵))
33	32	adantl 277	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Q ∧ 𝐵 ∈ P) → (𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵) → ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵))
34	27	biimpa 296	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ Q ∧ 𝐵 ∈ P) ∧ ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵) → ∃𝑥 ∈ Q (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)))
35	14, 9	bitri 184	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ↔ 𝐴 <_Q 𝑥)
36	35	biimpi 120	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) → 𝐴 <_Q 𝑥)
37	36	ad2antrl 490	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ Q ∧ (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵))) → 𝐴 <_Q 𝑥)
38	37	adantl 277	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ Q ∧ 𝐵 ∈ P) ∧ ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)))) → 𝐴 <_Q 𝑥)
39		simpllr 534	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ Q ∧ 𝐵 ∈ P) ∧ ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)))) → 𝐵 ∈ P)
40		simprrr 540	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ Q ∧ 𝐵 ∈ P) ∧ ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)))) → 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵))
41		prcdnql 7639	. . . . . . 7 ⊢ ((⟨(1^st ‘𝐵), (2^nd ‘𝐵)⟩ ∈ P ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)) → (𝐴 <_Q 𝑥 → 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)))
42	1, 41	sylan 283	. . . . . 6 ⊢ ((𝐵 ∈ P ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)) → (𝐴 <_Q 𝑥 → 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)))
43	39, 40, 42	syl2anc 411	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ Q ∧ 𝐵 ∈ P) ∧ ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)))) → (𝐴 <_Q 𝑥 → 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)))
44	38, 43	mpd 13	. . . 4 ⊢ ((((𝐴 ∈ Q ∧ 𝐵 ∈ P) ∧ ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ (𝑥 ∈ (2^nd ‘⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩) ∧ 𝑥 ∈ (1^st ‘𝐵)))) → 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵))
45	34, 44	rexlimddv 2633	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ Q ∧ 𝐵 ∈ P) ∧ ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵) → 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵))
46	45	ex 115	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Q ∧ 𝐵 ∈ P) → (⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵 → 𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵)))
47	33, 46	impbid 129	1 ⊢ ((𝐴 ∈ Q ∧ 𝐵 ∈ P) → (𝐴 ∈ (1^st ‘𝐵) ↔ ⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <_Q 𝐴}, {𝑢 ∣ 𝐴 <_Q 𝑢}⟩<_P 𝐵))

Colors of variables: wff set class

Syntax hints: → wi 4 ∧ wa 104 ↔ wb 105 ∃wex 1518 ∈ wcel 2180 {cab 2195 ∃wrex 2489 ⟨cop 3649 class class class wbr 4062 ‘cfv 5294 1^st c1st 6254 2^nd c2nd 6255 Qcnq 7435 <_Q cltq 7440 Pcnp 7446 <_P cltp 7450

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 617 ax-in2 618 ax-io 713 ax-5 1473 ax-7 1474 ax-gen 1475 ax-ie1 1519 ax-ie2 1520 ax-8 1530 ax-10 1531 ax-11 1532 ax-i12 1533 ax-bndl 1535 ax-4 1536 ax-17 1552 ax-i9 1556 ax-ial 1560 ax-i5r 1561 ax-13 2182 ax-14 2183 ax-ext 2191 ax-coll 4178 ax-sep 4181 ax-nul 4189 ax-pow 4237 ax-pr 4272 ax-un 4501 ax-setind 4606 ax-iinf 4657

This theorem depends on definitions: df-bi 117 df-dc 839 df-3or 984 df-3an 985 df-tru 1378 df-fal 1381 df-nf 1487 df-sb 1789 df-eu 2060 df-mo 2061 df-clab 2196 df-cleq 2202 df-clel 2205 df-nfc 2341 df-ne 2381 df-ral 2493 df-rex 2494 df-reu 2495 df-rab 2497 df-v 2781 df-sbc 3009 df-csb 3105 df-dif 3179 df-un 3181 df-in 3183 df-ss 3190 df-nul 3472 df-pw 3631 df-sn 3652 df-pr 3653 df-op 3655 df-uni 3868 df-int 3903 df-iun 3946 df-br 4063 df-opab 4125 df-mpt 4126 df-tr 4162 df-eprel 4357 df-id 4361 df-po 4364 df-iso 4365 df-iord 4434 df-on 4436 df-suc 4439 df-iom 4660 df-xp 4702 df-rel 4703 df-cnv 4704 df-co 4705 df-dm 4706 df-rn 4707 df-res 4708 df-ima 4709 df-iota 5254 df-fun 5296 df-fn 5297 df-f 5298 df-f1 5299 df-fo 5300 df-f1o 5301 df-fv 5302 df-ov 5977 df-oprab 5978 df-mpo 5979 df-1st 6256 df-2nd 6257 df-recs 6421 df-irdg 6486 df-1o 6532 df-oadd 6536 df-omul 6537 df-er 6650 df-ec 6652 df-qs 6656 df-ni 7459 df-pli 7460 df-mi 7461 df-lti 7462 df-plpq 7499 df-mpq 7500 df-enq 7502 df-nqqs 7503 df-plqqs 7504 df-mqqs 7505 df-1nqqs 7506 df-rq 7507 df-ltnqqs 7508 df-inp 7621 df-iltp 7625

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