Theorem rexanuz 10916

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 2590	. . . 4 ⊢ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓) ↔ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
2	1	rexbii 2471	. . 3 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
3		r19.40 2618	. . 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 120	. 2 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓) → (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
5		uzf 9460	. . . 4 ⊢ ℤ≥:ℤ⟶𝒫 ℤ
6		ffn 5331	. . . 4 ⊢ (ℤ≥:ℤ⟶𝒫 ℤ → ℤ≥ Fn ℤ)
7		raleq 2659	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (ℤ≥‘𝑗) → (∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑))
8	7	rexrn 5616	. . . 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 2659	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = (ℤ≥‘𝑗) → (∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
11	10	rexrn 5616	. . . 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 10915	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑥 ∈ ran ℤ≥ ∧ 𝑦 ∈ ran ℤ≥) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ran ℤ≥)
14		inss1 3337	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ 𝑥
15		ssralv 3201	. . . . . . . . . . . 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 3338	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ 𝑦
18		ssralv 3201	. . . . . . . . . . . 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 336	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓) → (∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)𝜓))
21		r19.26 2590	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)(𝜑 ∧ 𝜓) ↔ (∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)𝜓))
22	20, 21	sylibr 133	. . . . . . . . 9 ⊢ ((∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓) → ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)(𝜑 ∧ 𝜓))
23		raleq 2659	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = (𝑥 ∩ 𝑦) → (∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)(𝜑 ∧ 𝜓)))
24	23	rspcev 2825	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ran ℤ≥ ∧ ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)(𝜑 ∧ 𝜓)) → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓))
25	13, 22, 24	syl2an 287	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑥 ∈ ran ℤ≥ ∧ 𝑦 ∈ ran ℤ≥) ∧ (∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓)) → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓))
26	25	an4s 578	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑥 ∈ ran ℤ≥ ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑) ∧ (𝑦 ∈ ran ℤ≥ ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓)) → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓))
27	26	rexlimdvaa 2582	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ ran ℤ≥ ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑) → (∃𝑦 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓)))
28	27	rexlimiva 2576	. . . . 5 ⊢ (∃𝑥 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 → (∃𝑦 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓)))
29	28	imp 123	. . . 4 ⊢ ((∃𝑥 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ∧ ∃𝑦 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓) → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓))
30		raleq 2659	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (ℤ≥‘𝑗) → (∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓)))
31	30	rexrn 5616	. . . . 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 121	. . 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 290	. 2 ⊢ ((∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓) → ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓))
35	4, 34	impbii 125	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 103   ↔ wb 104   ∈ wcel 2135  ∀wral 2442  ∃wrex 2443   ∩ cin 3110   ⊆ wss 3111  𝒫 cpw 3553  ran crn 4599   Fn wfn 5177  ⟶wf 5178  ‘cfv 5182  ℤcz 9182  ℤ_≥cuz 9457

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 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1434  ax-7 1435  ax-gen 1436  ax-ie1 1480  ax-ie2 1481  ax-8 1491  ax-10 1492  ax-11 1493  ax-i12 1494  ax-bndl 1496  ax-4 1497  ax-17 1513  ax-i9 1517  ax-ial 1521  ax-i5r 1522  ax-13 2137  ax-14 2138  ax-ext 2146  ax-sep 4094  ax-pow 4147  ax-pr 4181  ax-un 4405  ax-setind 4508  ax-cnex 7835  ax-resscn 7836  ax-1cn 7837  ax-1re 7838  ax-icn 7839  ax-addcl 7840  ax-addrcl 7841  ax-mulcl 7842  ax-addcom 7844  ax-addass 7846  ax-distr 7848  ax-i2m1 7849  ax-0lt1 7850  ax-0id 7852  ax-rnegex 7853  ax-cnre 7855  ax-pre-ltirr 7856  ax-pre-ltwlin 7857  ax-pre-lttrn 7858  ax-pre-apti 7859  ax-pre-ltadd 7860

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 825  df-3or 968  df-3an 969  df-tru 1345  df-fal 1348  df-nf 1448  df-sb 1750  df-eu 2016  df-mo 2017  df-clab 2151  df-cleq 2157  df-clel 2160  df-nfc 2295  df-ne 2335  df-nel 2430  df-ral 2447  df-rex 2448  df-reu 2449  df-rab 2451  df-v 2723  df-sbc 2947  df-dif 3113  df-un 3115  df-in 3117  df-ss 3124  df-if 3516  df-pw 3555  df-sn 3576  df-pr 3577  df-op 3579  df-uni 3784  df-int 3819  df-br 3977  df-opab 4038  df-mpt 4039  df-id 4265  df-xp 4604  df-rel 4605  df-cnv 4606  df-co 4607  df-dm 4608  df-rn 4609  df-res 4610  df-ima 4611  df-iota 5147  df-fun 5184  df-fn 5185  df-f 5186  df-fv 5190  df-riota 5792  df-ov 5839  df-oprab 5840  df-mpo 5841  df-pnf 7926  df-mnf 7927  df-xr 7928  df-ltxr 7929  df-le 7930  df-sub 8062  df-neg 8063  df-inn 8849  df-n0 9106  df-z 9183  df-uz 9458

This theorem is referenced by:  rexfiuz  10917  rexuz3  10918  rexanuz2  10919