Theorem rexanuz 11609

Description: Combine two different upper integer properties into one. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Dec-2013.)

Assertion

Ref	Expression
rexanuz	⊢ (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓) ↔ (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))

Distinct variable groups:   𝑗,𝑘   𝜑,𝑗   𝜓,𝑗

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝜓(𝑘)

Proof of Theorem rexanuz

Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		r19.26 2660	. . . 4 ⊢ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓) ↔ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
2	1	rexbii 2540	. . 3 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
3		r19.40 2688	. . 3 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℤ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓) → (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
4	2, 3	sylbi 121	. 2 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓) → (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
5		uzf 9801	. . . 4 ⊢ ℤ≥:ℤ⟶𝒫 ℤ
6		ffn 5489	. . . 4 ⊢ (ℤ≥:ℤ⟶𝒫 ℤ → ℤ≥ Fn ℤ)
7		raleq 2731	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (ℤ≥‘𝑗) → (∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑))
8	7	rexrn 5792	. . . 4 ⊢ (ℤ≥ Fn ℤ → (∃𝑥 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑))
9	5, 6, 8	mp2b 8	. . 3 ⊢ (∃𝑥 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑)
10		raleq 2731	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = (ℤ≥‘𝑗) → (∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
11	10	rexrn 5792	. . . 4 ⊢ (ℤ≥ Fn ℤ → (∃𝑦 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
12	5, 6, 11	mp2b 8	. . 3 ⊢ (∃𝑦 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓)
13		uzin2 11608	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑥 ∈ ran ℤ≥ ∧ 𝑦 ∈ ran ℤ≥) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ran ℤ≥)
14		inss1 3429	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ 𝑥
15		ssralv 3292	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ 𝑥 → (∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 → ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)𝜑))
16	14, 15	ax-mp 5	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 → ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)𝜑)
17		inss2 3430	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ 𝑦
18		ssralv 3292	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ 𝑦 → (∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 → ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)𝜓))
19	17, 18	ax-mp 5	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 → ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)𝜓)
20	16, 19	anim12i 338	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓) → (∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)𝜓))
21		r19.26 2660	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)(𝜑 ∧ 𝜓) ↔ (∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)𝜓))
22	20, 21	sylibr 134	. . . . . . . . 9 ⊢ ((∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓) → ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)(𝜑 ∧ 𝜓))
23		raleq 2731	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = (𝑥 ∩ 𝑦) → (∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)(𝜑 ∧ 𝜓)))
24	23	rspcev 2911	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ran ℤ≥ ∧ ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)(𝜑 ∧ 𝜓)) → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓))
25	13, 22, 24	syl2an 289	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑥 ∈ ran ℤ≥ ∧ 𝑦 ∈ ran ℤ≥) ∧ (∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓)) → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓))
26	25	an4s 592	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑥 ∈ ran ℤ≥ ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑) ∧ (𝑦 ∈ ran ℤ≥ ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓)) → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓))
27	26	rexlimdvaa 2652	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ ran ℤ≥ ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑) → (∃𝑦 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓)))
28	27	rexlimiva 2646	. . . . 5 ⊢ (∃𝑥 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 → (∃𝑦 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓)))
29	28	imp 124	. . . 4 ⊢ ((∃𝑥 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ∧ ∃𝑦 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓) → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓))
30		raleq 2731	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (ℤ≥‘𝑗) → (∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓)))
31	30	rexrn 5792	. . . . 5 ⊢ (ℤ≥ Fn ℤ → (∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓)))
32	5, 6, 31	mp2b 8	. . . 4 ⊢ (∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓))
33	29, 32	sylib 122	. . 3 ⊢ ((∃𝑥 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ∧ ∃𝑦 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓) → ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓))
34	9, 12, 33	syl2anbr 292	. 2 ⊢ ((∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓) → ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓))
35	4, 34	impbii 126	1 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓) ↔ (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∈ wcel 2202  ∀wral 2511  ∃wrex 2512   ∩ cin 3200   ⊆ wss 3201  𝒫 cpw 3656  ran crn 4732   Fn wfn 5328  ⟶wf 5329  ‘cfv 5333  ℤcz 9522  ℤ_≥cuz 9798

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 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-sep 4212  ax-pow 4270  ax-pr 4305  ax-un 4536  ax-setind 4641  ax-cnex 8166  ax-resscn 8167  ax-1cn 8168  ax-1re 8169  ax-icn 8170  ax-addcl 8171  ax-addrcl 8172  ax-mulcl 8173  ax-addcom 8175  ax-addass 8177  ax-distr 8179  ax-i2m1 8180  ax-0lt1 8181  ax-0id 8183  ax-rnegex 8184  ax-cnre 8186  ax-pre-ltirr 8187  ax-pre-ltwlin 8188  ax-pre-lttrn 8189  ax-pre-apti 8190  ax-pre-ltadd 8191

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2364  df-ne 2404  df-nel 2499  df-ral 2516  df-rex 2517  df-reu 2518  df-rab 2520  df-v 2805  df-sbc 3033  df-dif 3203  df-un 3205  df-in 3207  df-ss 3214  df-if 3608  df-pw 3658  df-sn 3679  df-pr 3680  df-op 3682  df-uni 3899  df-int 3934  df-br 4094  df-opab 4156  df-mpt 4157  df-id 4396  df-xp 4737  df-rel 4738  df-cnv 4739  df-co 4740  df-dm 4741  df-rn 4742  df-res 4743  df-ima 4744  df-iota 5293  df-fun 5335  df-fn 5336  df-f 5337  df-fv 5341  df-riota 5981  df-ov 6031  df-oprab 6032  df-mpo 6033  df-pnf 8259  df-mnf 8260  df-xr 8261  df-ltxr 8262  df-le 8263  df-sub 8395  df-neg 8396  df-inn 9187  df-n0 9446  df-z 9523  df-uz 9799

This theorem is referenced by:  rexfiuz  11610  rexuz3  11611  rexanuz2  11612