Theorem cofcut2 28170

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 28029	. . . . 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 28166	. . 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 28167	. . 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 28168	. 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))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2146  ∀wral 3081  ∃wrex 3091  𝒫 cpw 4564  {csn 4591   class class class wbr 5111  (class class class)co 7419   No csur 27859   ≤s cles 27963   <<s cslts 28005   |s ccuts 28007

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-tp 4596  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-ord 6367  df-on 6368  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-1o 8459  df-2o 8460  df-no 27862  df-lts 27863  df-bday 27864  df-les 27964  df-slts 28006  df-cuts 28008

This theorem is used by:  cofcut2d  28171