Theorem rexanuz 11153

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 2623	. . . 4 ⊢ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓) ↔ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
2	1	rexbii 2504	. . 3 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑 ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
3		r19.40 2651	. . 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 9604	. . . 4 ⊢ ℤ≥:ℤ⟶𝒫 ℤ
6		ffn 5407	. . . 4 ⊢ (ℤ≥:ℤ⟶𝒫 ℤ → ℤ≥ Fn ℤ)
7		raleq 2693	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (ℤ≥‘𝑗) → (∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜑))
8	7	rexrn 5699	. . . 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 2693	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = (ℤ≥‘𝑗) → (∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)𝜓))
11	10	rexrn 5699	. . . 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 11152	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑥 ∈ ran ℤ≥ ∧ 𝑦 ∈ ran ℤ≥) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ran ℤ≥)
14		inss1 3383	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ 𝑥
15		ssralv 3247	. . . . . . . . . . . 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 3384	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ 𝑦
18		ssralv 3247	. . . . . . . . . . . 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 2623	. . . . . . . . . 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 2693	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = (𝑥 ∩ 𝑦) → (∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∀𝑘 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)(𝜑 ∧ 𝜓)))
24	23	rspcev 2868	. . . . . . . . 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 588	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑥 ∈ ran ℤ≥ ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑) ∧ (𝑦 ∈ ran ℤ≥ ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓)) → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓))
27	26	rexlimdvaa 2615	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ ran ℤ≥ ∧ ∀𝑘 ∈ 𝑥 𝜑) → (∃𝑦 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑦 𝜓 → ∃𝑧 ∈ ran ℤ≥∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓)))
28	27	rexlimiva 2609	. . . . 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 2693	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (ℤ≥‘𝑗) → (∀𝑘 ∈ 𝑧 (𝜑 ∧ 𝜓) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝜑 ∧ 𝜓)))
31	30	rexrn 5699	. . . . 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 2167  ∀wral 2475  ∃wrex 2476   ∩ cin 3156   ⊆ wss 3157  𝒫 cpw 3605  ran crn 4664   Fn wfn 5253  ⟶wf 5254  ‘cfv 5258  ℤcz 9326  ℤ_≥cuz 9601

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 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-sep 4151  ax-pow 4207  ax-pr 4242  ax-un 4468  ax-setind 4573  ax-cnex 7970  ax-resscn 7971  ax-1cn 7972  ax-1re 7973  ax-icn 7974  ax-addcl 7975  ax-addrcl 7976  ax-mulcl 7977  ax-addcom 7979  ax-addass 7981  ax-distr 7983  ax-i2m1 7984  ax-0lt1 7985  ax-0id 7987  ax-rnegex 7988  ax-cnre 7990  ax-pre-ltirr 7991  ax-pre-ltwlin 7992  ax-pre-lttrn 7993  ax-pre-apti 7994  ax-pre-ltadd 7995

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-nel 2463  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-if 3562  df-pw 3607  df-sn 3628  df-pr 3629  df-op 3631  df-uni 3840  df-int 3875  df-br 4034  df-opab 4095  df-mpt 4096  df-id 4328  df-xp 4669  df-rel 4670  df-cnv 4671  df-co 4672  df-dm 4673  df-rn 4674  df-res 4675  df-ima 4676  df-iota 5219  df-fun 5260  df-fn 5261  df-f 5262  df-fv 5266  df-riota 5877  df-ov 5925  df-oprab 5926  df-mpo 5927  df-pnf 8063  df-mnf 8064  df-xr 8065  df-ltxr 8066  df-le 8067  df-sub 8199  df-neg 8200  df-inn 8991  df-n0 9250  df-z 9327  df-uz 9602

This theorem is referenced by:  rexfiuz  11154  rexuz3  11155  rexanuz2  11156