Theorem cofcut2 28115

Description: If 𝐴 and 𝐶 are mutually cofinal and 𝐵 and 𝐷 are mutually coinitial, then the cut of 𝐴 and 𝐵 is equal to the cut of 𝐶 and 𝐷. Theorem 2.7 of [Gonshor] p. 10. (Contributed by Scott Fenton, 25-Sep-2024.)

Assertion

Ref	Expression
cofcut2	⊢ (((𝐴 <<s 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ 𝐷 ∈ 𝒫 No ) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)) → (𝐴 |s 𝐵) = (𝐶 |s 𝐷))

Distinct variable groups:   𝑡,𝐴,𝑢   𝑥,𝐴   𝐵,𝑟,𝑠   𝑧,𝐵   𝑡,𝐶   𝑥,𝐶,𝑦   𝐷,𝑟   𝑤,𝐷,𝑧

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑦,𝑧,𝑤,𝑠,𝑟)   𝐵(𝑥,𝑦,𝑤,𝑢,𝑡)   𝐶(𝑧,𝑤,𝑢,𝑠,𝑟)   𝐷(𝑥,𝑦,𝑢,𝑡,𝑠)

Proof of Theorem cofcut2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simp11 1222	. 2 ⊢ (((𝐴 <<s 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ 𝐷 ∈ 𝒫 No ) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)) → 𝐴 <<s 𝐵)
2		simp2 1155	. 2 ⊢ (((𝐴 <<s 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ 𝐷 ∈ 𝒫 No ) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)) → (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧))
3		simp12 1223	. . 3 ⊢ (((𝐴 <<s 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ 𝐷 ∈ 𝒫 No ) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)) → 𝐶 ∈ 𝒫 No )
4		simp3l 1220	. . 3 ⊢ (((𝐴 <<s 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ 𝐷 ∈ 𝒫 No ) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)) → ∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢)
5		cutcuts 27974	. . . . 5 ⊢ (𝐴 <<s 𝐵 → ((𝐴 |s 𝐵) ∈ No ∧ 𝐴 <<s {(𝐴 |s 𝐵)} ∧ {(𝐴 |s 𝐵)} <<s 𝐵))
6	1, 5	syl 18	. . . 4 ⊢ (((𝐴 <<s 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ 𝐷 ∈ 𝒫 No ) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)) → ((𝐴 |s 𝐵) ∈ No ∧ 𝐴 <<s {(𝐴 |s 𝐵)} ∧ {(𝐴 |s 𝐵)} <<s 𝐵))
7	6	simp2d 1161	. . 3 ⊢ (((𝐴 <<s 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ 𝐷 ∈ 𝒫 No ) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)) → 𝐴 <<s {(𝐴 |s 𝐵)})
8		cofslts 28111	. . 3 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ ∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ 𝐴 <<s {(𝐴 |s 𝐵)}) → 𝐶 <<s {(𝐴 |s 𝐵)})
9	3, 4, 7, 8	syl3anc 1398	. 2 ⊢ (((𝐴 <<s 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ 𝐷 ∈ 𝒫 No ) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)) → 𝐶 <<s {(𝐴 |s 𝐵)})
10		simp13 1224	. . 3 ⊢ (((𝐴 <<s 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ 𝐷 ∈ 𝒫 No ) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)) → 𝐷 ∈ 𝒫 No )
11		simp3r 1221	. . 3 ⊢ (((𝐴 <<s 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ 𝐷 ∈ 𝒫 No ) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)) → ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)
12	6	simp3d 1162	. . 3 ⊢ (((𝐴 <<s 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ 𝐷 ∈ 𝒫 No ) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)) → {(𝐴 |s 𝐵)} <<s 𝐵)
13		coinitslts 28112	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ 𝒫 No ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟 ∧ {(𝐴 |s 𝐵)} <<s 𝐵) → {(𝐴 |s 𝐵)} <<s 𝐷)
14	10, 11, 12, 13	syl3anc 1398	. 2 ⊢ (((𝐴 <<s 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ 𝐷 ∈ 𝒫 No ) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)) → {(𝐴 |s 𝐵)} <<s 𝐷)
15		cofcut1 28113	. 2 ⊢ ((𝐴 <<s 𝐵 ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (𝐶 <<s {(𝐴 |s 𝐵)} ∧ {(𝐴 |s 𝐵)} <<s 𝐷)) → (𝐴 |s 𝐵) = (𝐶 |s 𝐷))
16	1, 2, 9, 14, 15	syl112anc 1401	1 ⊢ (((𝐴 <<s 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝒫 No ∧ 𝐷 ∈ 𝒫 No ) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐶 𝑥 ≤s 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐷 𝑤 ≤s 𝑧) ∧ (∀𝑡 ∈ 𝐶 ∃𝑢 ∈ 𝐴 𝑡 ≤s 𝑢 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝐷 ∃𝑠 ∈ 𝐵 𝑠 ≤s 𝑟)) → (𝐴 |s 𝐵) = (𝐶 |s 𝐷))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2143  ∀wral 3079  ∃wrex 3089  𝒫 cpw 4562  {csn 4589   class class class wbr 5109  (class class class)co 7410   No csur 27804   ≤s cles 27908   <<s cslts 27950   |s ccuts 27952

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-tp 4594  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-ord 6363  df-on 6364  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-1o 8449  df-2o 8450  df-no 27807  df-lts 27808  df-bday 27809  df-les 27909  df-slts 27951  df-cuts 27953

This theorem is referenced by:  cofcut2d  28116