Theorem rexanuz 10930

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 2592	. . . 4 ⊢ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓) ↔ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
2	1	rexbii 2473	. . 3 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
3		r19.40 2620	. . 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 9469	. . . 4 ⊢ ℤ≥:ℤ⟶𝒫 ℤ
6		ffn 5337	. . . 4 ⊢ (ℤ≥:ℤ⟶𝒫 ℤ → ℤ≥ Fn ℤ)
7		raleq 2661	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (ℤ≥‘𝑗) → (∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑))
8	7	rexrn 5622	. . . 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 2661	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = (ℤ≥‘𝑗) → (∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
11	10	rexrn 5622	. . . 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 10929	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑥 ∈ ran ℤ≥ ∧ 𝑦 ∈ ran ℤ≥) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ran ℤ≥)
14		inss1 3342	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ 𝑥
15		ssralv 3206	. . . . . . . . . . . 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 3343	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ 𝑦
18		ssralv 3206	. . . . . . . . . . . 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 2592	. . . . . . . . . 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 2661	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = (𝑥 ∩ 𝑦) → (∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)(𝜑 ∧ 𝜓)))
24	23	rspcev 2830	. . . . . . . . 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 2584	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ ran ℤ≥ ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑) → (∃𝑦 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓)))
28	27	rexlimiva 2578	. . . . 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 2661	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (ℤ≥‘𝑗) → (∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓)))
31	30	rexrn 5622	. . . . 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 2136  ∀wral 2444  ∃wrex 2445   ∩ cin 3115   ⊆ wss 3116  𝒫 cpw 3559  ran crn 4605   Fn wfn 5183  ⟶wf 5184  ‘cfv 5188  ℤcz 9191  ℤ_≥cuz 9466

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 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-sep 4100  ax-pow 4153  ax-pr 4187  ax-un 4411  ax-setind 4514  ax-cnex 7844  ax-resscn 7845  ax-1cn 7846  ax-1re 7847  ax-icn 7848  ax-addcl 7849  ax-addrcl 7850  ax-mulcl 7851  ax-addcom 7853  ax-addass 7855  ax-distr 7857  ax-i2m1 7858  ax-0lt1 7859  ax-0id 7861  ax-rnegex 7862  ax-cnre 7864  ax-pre-ltirr 7865  ax-pre-ltwlin 7866  ax-pre-lttrn 7867  ax-pre-apti 7868  ax-pre-ltadd 7869

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 825  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2297  df-ne 2337  df-nel 2432  df-ral 2449  df-rex 2450  df-reu 2451  df-rab 2453  df-v 2728  df-sbc 2952  df-dif 3118  df-un 3120  df-in 3122  df-ss 3129  df-if 3521  df-pw 3561  df-sn 3582  df-pr 3583  df-op 3585  df-uni 3790  df-int 3825  df-br 3983  df-opab 4044  df-mpt 4045  df-id 4271  df-xp 4610  df-rel 4611  df-cnv 4612  df-co 4613  df-dm 4614  df-rn 4615  df-res 4616  df-ima 4617  df-iota 5153  df-fun 5190  df-fn 5191  df-f 5192  df-fv 5196  df-riota 5798  df-ov 5845  df-oprab 5846  df-mpo 5847  df-pnf 7935  df-mnf 7936  df-xr 7937  df-ltxr 7938  df-le 7939  df-sub 8071  df-neg 8072  df-inn 8858  df-n0 9115  df-z 9192  df-uz 9467

This theorem is referenced by:  rexfiuz  10931  rexuz3  10932  rexanuz2  10933