Theorem 2elfz2melfz 46012

Description: If the sum of two integers of a 0-based finite set of sequential integers is greater than the upper bound, the difference between one of the integers and the difference between the upper bound and the other integer is in the 0-based finite set of sequential integers with the first integer as upper bound. (Contributed by Alexander van der Vekens, 7-Apr-2018.) (Revised by Alexander van der Vekens, 31-May-2018.)

Assertion

Ref	Expression
2elfz2melfz	⊢ ((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 < (𝐴 + 𝐵) → (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ (0...𝐴)))

Proof of Theorem 2elfz2melfz

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elfzelz 13497	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ (0...𝑁) → 𝐴 ∈ ℤ)
2		elfzel2 13495	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ∈ (0...𝑁) → 𝑁 ∈ ℤ)
3		elfzelz 13497	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ∈ (0...𝑁) → 𝐵 ∈ ℤ)
4		simplr 767	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → 𝐵 ∈ ℤ)
5		zsubcl 12600	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑁 − 𝐴) ∈ ℤ)
6	5	adantlr 713	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑁 − 𝐴) ∈ ℤ)
7	4, 6	zsubcld 12667	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ ℤ)
8	7	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑁 < (𝐴 + 𝐵)) → (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ ℤ)
9		zre 12558	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℝ)
10	9	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℝ)
11		zaddcl 12598	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℤ)
12	11	zred 12662	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℝ)
13	12	expcom 414	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐵 ∈ ℤ → (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℝ))
14	13	adantl 482	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℝ))
15	14	imp 407	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℝ)
16	10, 15, 10	ltsub1d 11819	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑁 < (𝐴 + 𝐵) ↔ (𝑁 − 𝑁) < ((𝐴 + 𝐵) − 𝑁)))
17		zre 12558	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐵 ∈ ℤ → 𝐵 ∈ ℝ)
18	9, 17	anim12i 613	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → (𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ))
19		zre 12558	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℝ)
20	18, 19	anim12i 613	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ))
21		id 22	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑁 ∈ ℝ → 𝑁 ∈ ℝ)
22	21, 21	resubcld 11638	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑁 ∈ ℝ → (𝑁 − 𝑁) ∈ ℝ)
23	22	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (𝑁 − 𝑁) ∈ ℝ)
24		readdcl 11189	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℝ)
25	24	expcom 414	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐵 ∈ ℝ → (𝐴 ∈ ℝ → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℝ))
26	25	adantl 482	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴 ∈ ℝ → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℝ))
27	26	imp 407	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℝ)
28		simpll 765	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → 𝑁 ∈ ℝ)
29	27, 28	resubcld 11638	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → ((𝐴 + 𝐵) − 𝑁) ∈ ℝ)
30	23, 29	jca 512	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → ((𝑁 − 𝑁) ∈ ℝ ∧ ((𝐴 + 𝐵) − 𝑁) ∈ ℝ))
31		ltle 11298	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑁 − 𝑁) ∈ ℝ ∧ ((𝐴 + 𝐵) − 𝑁) ∈ ℝ) → ((𝑁 − 𝑁) < ((𝐴 + 𝐵) − 𝑁) → (𝑁 − 𝑁) ≤ ((𝐴 + 𝐵) − 𝑁)))
32	20, 30, 31	3syl 18	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((𝑁 − 𝑁) < ((𝐴 + 𝐵) − 𝑁) → (𝑁 − 𝑁) ≤ ((𝐴 + 𝐵) − 𝑁)))
33		zcn 12559	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℂ)
34	33	subidd 11555	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 − 𝑁) = 0)
35	34	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑁 − 𝑁) = 0)
36		zcn 12559	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝐵 ∈ ℤ → 𝐵 ∈ ℂ)
37	36	adantl 482	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → 𝐵 ∈ ℂ)
38	37	adantr 481	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → 𝐵 ∈ ℂ)
39	33	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℂ)
40		zcn 12559	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℂ)
41	40	adantl 482	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → 𝐴 ∈ ℂ)
42		simp3 1138	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → 𝐴 ∈ ℂ)
43		simp1 1136	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → 𝐵 ∈ ℂ)
44	42, 43	addcomd 11412	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (𝐴 + 𝐵) = (𝐵 + 𝐴))
45	44	oveq1d 7420	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → ((𝐴 + 𝐵) − 𝑁) = ((𝐵 + 𝐴) − 𝑁))
46		subsub3 11488	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) = ((𝐵 + 𝐴) − 𝑁))
47	45, 46	eqtr4d 2775	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → ((𝐴 + 𝐵) − 𝑁) = (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)))
48	38, 39, 41, 47	syl3anc 1371	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((𝐴 + 𝐵) − 𝑁) = (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)))
49	35, 48	breq12d 5160	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((𝑁 − 𝑁) ≤ ((𝐴 + 𝐵) − 𝑁) ↔ 0 ≤ (𝐵 − (𝑁 − 𝐴))))
50	32, 49	sylibd 238	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((𝑁 − 𝑁) < ((𝐴 + 𝐵) − 𝑁) → 0 ≤ (𝐵 − (𝑁 − 𝐴))))
51	16, 50	sylbid 239	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑁 < (𝐴 + 𝐵) → 0 ≤ (𝐵 − (𝑁 − 𝐴))))
52	51	imp 407	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑁 < (𝐴 + 𝐵)) → 0 ≤ (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)))
53		elnn0z 12567	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ ℕ0 ↔ ((𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ ℤ ∧ 0 ≤ (𝐵 − (𝑁 − 𝐴))))
54	8, 52, 53	sylanbrc 583	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑁 < (𝐴 + 𝐵)) → (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ ℕ0)
55	54	exp31 420	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → (𝐴 ∈ ℤ → (𝑁 < (𝐴 + 𝐵) → (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ ℕ0)))
56	2, 3, 55	syl2anc 584	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ∈ (0...𝑁) → (𝐴 ∈ ℤ → (𝑁 < (𝐴 + 𝐵) → (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ ℕ0)))
57	1, 56	mpan9 507	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 < (𝐴 + 𝐵) → (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ ℕ0))
58	57	imp 407	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑁 < (𝐴 + 𝐵)) → (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ ℕ0)
59		elfznn0 13590	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ (0...𝑁) → 𝐴 ∈ ℕ0)
60	59	ad2antrr 724	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑁 < (𝐴 + 𝐵)) → 𝐴 ∈ ℕ0)
61		elfzle2 13501	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ (0...𝑁) → 𝐵 ≤ 𝑁)
62	61	adantl 482	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) → 𝐵 ≤ 𝑁)
63		elfzel2 13495	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ∈ (0...𝑁) → 𝑁 ∈ ℤ)
64	63	zcnd 12663	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ (0...𝑁) → 𝑁 ∈ ℂ)
65	1	zcnd 12663	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ (0...𝑁) → 𝐴 ∈ ℂ)
66	64, 65	jca 512	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ (0...𝑁) → (𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ))
67	66	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ))
68		npcan 11465	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → ((𝑁 − 𝐴) + 𝐴) = 𝑁)
69	67, 68	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁 − 𝐴) + 𝐴) = 𝑁)
70	62, 69	breqtrrd 5175	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) → 𝐵 ≤ ((𝑁 − 𝐴) + 𝐴))
71	3	zred 12662	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ (0...𝑁) → 𝐵 ∈ ℝ)
72	71	adantl 482	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) → 𝐵 ∈ ℝ)
73	63	zred 12662	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ (0...𝑁) → 𝑁 ∈ ℝ)
74	1	zred 12662	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ (0...𝑁) → 𝐴 ∈ ℝ)
75	73, 74	resubcld 11638	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ (0...𝑁) → (𝑁 − 𝐴) ∈ ℝ)
76	75	adantr 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐴) ∈ ℝ)
77	74	adantr 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) → 𝐴 ∈ ℝ)
78	72, 76, 77	lesubadd2d 11809	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) → ((𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ≤ 𝐴 ↔ 𝐵 ≤ ((𝑁 − 𝐴) + 𝐴)))
79	70, 78	mpbird 256	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) → (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ≤ 𝐴)
80	79	adantr 481	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑁 < (𝐴 + 𝐵)) → (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ≤ 𝐴)
81		elfz2nn0 13588	. . 3 ⊢ ((𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ (0...𝐴) ↔ ((𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ ℕ0 ∧ 𝐴 ∈ ℕ0 ∧ (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ≤ 𝐴))
82	58, 60, 80, 81	syl3anbrc 1343	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑁 < (𝐴 + 𝐵)) → (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ (0...𝐴))
83	82	ex 413	1 ⊢ ((𝐴 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 < (𝐴 + 𝐵) → (𝐵 − (𝑁 − 𝐴)) ∈ (0...𝐴)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   class class class wbr 5147  (class class class)co 7405  ℂcc 11104  ℝcr 11105  0cc0 11106   + caddc 11109   < clt 11244   ≤ cle 11245   − cmin 11440  ℕ₀cn0 12468  ℤcz 12554  ...cfz 13480

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-er 8699  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-nn 12209  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-fz 13481

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