MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dyadmaxlem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dyadmaxlem 24210
Description: Lemma for dyadmax 24211. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Mar-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
dyadmbl.1 𝐹 = (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ0 ↦ ⟨(𝑥 / (2↑𝑦)), ((𝑥 + 1) / (2↑𝑦))⟩)
dyadmax.2 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
dyadmax.3 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
dyadmax.4 (𝜑𝐶 ∈ ℕ0)
dyadmax.5 (𝜑𝐷 ∈ ℕ0)
dyadmax.6 (𝜑 → ¬ 𝐷 < 𝐶)
dyadmax.7 (𝜑 → ([,]‘(𝐴𝐹𝐶)) ⊆ ([,]‘(𝐵𝐹𝐷)))
Assertion
Ref Expression
dyadmaxlem (𝜑 → (𝐴 = 𝐵𝐶 = 𝐷))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐵   𝑥,𝐶,𝑦   𝑥,𝐴,𝑦   𝑥,𝐷,𝑦   𝑥,𝐹,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem dyadmaxlem
StepHypRef Expression
1 dyadmax.7 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ([,]‘(𝐴𝐹𝐶)) ⊆ ([,]‘(𝐵𝐹𝐷)))
2 dyadmax.2 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
3 dyadmax.4 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐶 ∈ ℕ0)
4 dyadmbl.1 . . . . . . . . . . . . 13 𝐹 = (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ0 ↦ ⟨(𝑥 / (2↑𝑦)), ((𝑥 + 1) / (2↑𝑦))⟩)
54dyadval 24205 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℕ0) → (𝐴𝐹𝐶) = ⟨(𝐴 / (2↑𝐶)), ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
62, 3, 5syl2anc 587 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐴𝐹𝐶) = ⟨(𝐴 / (2↑𝐶)), ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
76fveq2d 6667 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ([,]‘(𝐴𝐹𝐶)) = ([,]‘⟨(𝐴 / (2↑𝐶)), ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))⟩))
8 df-ov 7154 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))) = ([,]‘⟨(𝐴 / (2↑𝐶)), ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
97, 8eqtr4di 2877 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ([,]‘(𝐴𝐹𝐶)) = ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
10 dyadmax.3 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
11 dyadmax.5 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝐷 ∈ ℕ0)
124dyadss 24207 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℕ0𝐷 ∈ ℕ0)) → (([,]‘(𝐴𝐹𝐶)) ⊆ ([,]‘(𝐵𝐹𝐷)) → 𝐷𝐶))
132, 10, 3, 11, 12syl22anc 837 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (([,]‘(𝐴𝐹𝐶)) ⊆ ([,]‘(𝐵𝐹𝐷)) → 𝐷𝐶))
141, 13mpd 15 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐷𝐶)
15 dyadmax.6 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ¬ 𝐷 < 𝐶)
1611nn0red 11955 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐷 ∈ ℝ)
173nn0red 11955 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐶 ∈ ℝ)
1816, 17eqleltd 10784 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐷 = 𝐶 ↔ (𝐷𝐶 ∧ ¬ 𝐷 < 𝐶)))
1914, 15, 18mpbir2and 712 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝐷 = 𝐶)
2019oveq2d 7167 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐵𝐹𝐷) = (𝐵𝐹𝐶))
214dyadval 24205 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℕ0) → (𝐵𝐹𝐶) = ⟨(𝐵 / (2↑𝐶)), ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
2210, 3, 21syl2anc 587 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐵𝐹𝐶) = ⟨(𝐵 / (2↑𝐶)), ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
2320, 22eqtrd 2859 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐵𝐹𝐷) = ⟨(𝐵 / (2↑𝐶)), ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
2423fveq2d 6667 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ([,]‘(𝐵𝐹𝐷)) = ([,]‘⟨(𝐵 / (2↑𝐶)), ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))⟩))
25 df-ov 7154 . . . . . . . . . 10 ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))) = ([,]‘⟨(𝐵 / (2↑𝐶)), ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))⟩)
2624, 25eqtr4di 2877 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ([,]‘(𝐵𝐹𝐷)) = ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
271, 9, 263sstr3d 3999 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))) ⊆ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
282zred 12086 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
29 2nn 11709 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ ℕ
30 nnexpcl 13449 . . . . . . . . . . . 12 ((2 ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℕ0) → (2↑𝐶) ∈ ℕ)
3129, 3, 30sylancr 590 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (2↑𝐶) ∈ ℕ)
3228, 31nndivred 11690 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ)
3332rexrd 10691 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ*)
34 peano2re 10813 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 ∈ ℝ → (𝐴 + 1) ∈ ℝ)
3528, 34syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐴 + 1) ∈ ℝ)
3635, 31nndivred 11690 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ)
3736rexrd 10691 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ*)
3828lep1d 11571 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ≤ (𝐴 + 1))
3931nnred 11651 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (2↑𝐶) ∈ ℝ)
4031nngt0d 11685 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 0 < (2↑𝐶))
41 lediv1 11505 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ (𝐴 + 1) ∈ ℝ ∧ ((2↑𝐶) ∈ ℝ ∧ 0 < (2↑𝐶))) → (𝐴 ≤ (𝐴 + 1) ↔ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
4228, 35, 39, 40, 41syl112anc 1371 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴 ≤ (𝐴 + 1) ↔ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
4338, 42mpbid 235 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)))
44 ubicc2 12854 . . . . . . . . 9 (((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ* ∧ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ* ∧ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))) → ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
4533, 37, 43, 44syl3anc 1368 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
4627, 45sseldd 3954 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
4710zred 12086 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
4847, 31nndivred 11690 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐵 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ)
49 peano2re 10813 . . . . . . . . . 10 (𝐵 ∈ ℝ → (𝐵 + 1) ∈ ℝ)
5047, 49syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐵 + 1) ∈ ℝ)
5150, 31nndivred 11690 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ)
52 elicc2 12801 . . . . . . . 8 (((𝐵 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ) → (((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))) ↔ (((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∧ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)))))
5348, 51, 52syl2anc 587 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))) ↔ (((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∧ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)))))
5446, 53mpbid 235 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∧ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
5554simp3d 1141 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)))
56 lediv1 11505 . . . . . 6 (((𝐴 + 1) ∈ ℝ ∧ (𝐵 + 1) ∈ ℝ ∧ ((2↑𝐶) ∈ ℝ ∧ 0 < (2↑𝐶))) → ((𝐴 + 1) ≤ (𝐵 + 1) ↔ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
5735, 50, 39, 40, 56syl112anc 1371 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 + 1) ≤ (𝐵 + 1) ↔ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
5855, 57mpbird 260 . . . 4 (𝜑 → (𝐴 + 1) ≤ (𝐵 + 1))
59 1red 10642 . . . . 5 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
6028, 47, 59leadd1d 11234 . . . 4 (𝜑 → (𝐴𝐵 ↔ (𝐴 + 1) ≤ (𝐵 + 1)))
6158, 60mpbird 260 . . 3 (𝜑𝐴𝐵)
62 lbicc2 12853 . . . . . . . 8 (((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ* ∧ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ* ∧ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))) → (𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
6333, 37, 43, 62syl3anc 1368 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐴 / (2↑𝐶))[,]((𝐴 + 1) / (2↑𝐶))))
6427, 63sseldd 3954 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
65 elicc2 12801 . . . . . . 7 (((𝐵 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)) ∈ ℝ) → ((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))) ↔ ((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ (𝐴 / (2↑𝐶)) ∧ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)))))
6648, 51, 65syl2anc 587 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ((𝐵 / (2↑𝐶))[,]((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))) ↔ ((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ (𝐴 / (2↑𝐶)) ∧ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶)))))
6764, 66mpbid 235 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 / (2↑𝐶)) ∈ ℝ ∧ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ (𝐴 / (2↑𝐶)) ∧ (𝐴 / (2↑𝐶)) ≤ ((𝐵 + 1) / (2↑𝐶))))
6867simp2d 1140 . . . 4 (𝜑 → (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ (𝐴 / (2↑𝐶)))
69 lediv1 11505 . . . . 5 ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ ∧ ((2↑𝐶) ∈ ℝ ∧ 0 < (2↑𝐶))) → (𝐵𝐴 ↔ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ (𝐴 / (2↑𝐶))))
7047, 28, 39, 40, 69syl112anc 1371 . . . 4 (𝜑 → (𝐵𝐴 ↔ (𝐵 / (2↑𝐶)) ≤ (𝐴 / (2↑𝐶))))
7168, 70mpbird 260 . . 3 (𝜑𝐵𝐴)
7228, 47letri3d 10782 . . 3 (𝜑 → (𝐴 = 𝐵 ↔ (𝐴𝐵𝐵𝐴)))
7361, 71, 72mpbir2and 712 . 2 (𝜑𝐴 = 𝐵)
7419eqcomd 2830 . 2 (𝜑𝐶 = 𝐷)
7573, 74jca 515 1 (𝜑 → (𝐴 = 𝐵𝐶 = 𝐷))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 399  w3a 1084   = wceq 1538  wcel 2115  wss 3919  cop 4556   class class class wbr 5053  cfv 6345  (class class class)co 7151  cmpo 7153  cr 10536  0cc0 10537  1c1 10538   + caddc 10540  *cxr 10674   < clt 10675  cle 10676   / cdiv 11297  cn 11636  2c2 11691  0cn0 11896  cz 11980  [,]cicc 12740  cexp 13436
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 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2796  ax-rep 5177  ax-sep 5190  ax-nul 5197  ax-pow 5254  ax-pr 5318  ax-un 7457  ax-inf2 9103  ax-cnex 10593  ax-resscn 10594  ax-1cn 10595  ax-icn 10596  ax-addcl 10597  ax-addrcl 10598  ax-mulcl 10599  ax-mulrcl 10600  ax-mulcom 10601  ax-addass 10602  ax-mulass 10603  ax-distr 10604  ax-i2m1 10605  ax-1ne0 10606  ax-1rid 10607  ax-rnegex 10608  ax-rrecex 10609  ax-cnre 10610  ax-pre-lttri 10611  ax-pre-lttrn 10612  ax-pre-ltadd 10613  ax-pre-mulgt0 10614  ax-pre-sup 10615
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2624  df-eu 2655  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2964  df-ne 3015  df-nel 3119  df-ral 3138  df-rex 3139  df-reu 3140  df-rmo 3141  df-rab 3142  df-v 3482  df-sbc 3759  df-csb 3867  df-dif 3922  df-un 3924  df-in 3926  df-ss 3936  df-pss 3938  df-nul 4277  df-if 4451  df-pw 4524  df-sn 4551  df-pr 4553  df-tp 4555  df-op 4557  df-uni 4825  df-int 4863  df-iun 4907  df-br 5054  df-opab 5116  df-mpt 5134  df-tr 5160  df-id 5448  df-eprel 5453  df-po 5462  df-so 5463  df-fr 5502  df-se 5503  df-we 5504  df-xp 5549  df-rel 5550  df-cnv 5551  df-co 5552  df-dm 5553  df-rn 5554  df-res 5555  df-ima 5556  df-pred 6137  df-ord 6183  df-on 6184  df-lim 6185  df-suc 6186  df-iota 6304  df-fun 6347  df-fn 6348  df-f 6349  df-f1 6350  df-fo 6351  df-f1o 6352  df-fv 6353  df-isom 6354  df-riota 7109  df-ov 7154  df-oprab 7155  df-mpo 7156  df-om 7577  df-1st 7686  df-2nd 7687  df-wrecs 7945  df-recs 8006  df-rdg 8044  df-1o 8100  df-oadd 8104  df-er 8287  df-map 8406  df-en 8508  df-dom 8509  df-sdom 8510  df-fin 8511  df-fi 8874  df-sup 8905  df-inf 8906  df-oi 8973  df-card 9367  df-pnf 10677  df-mnf 10678  df-xr 10679  df-ltxr 10680  df-le 10681  df-sub 10872  df-neg 10873  df-div 11298  df-nn 11637  df-2 11699  df-3 11700  df-n0 11897  df-z 11981  df-uz 12243  df-q 12348  df-rp 12389  df-xneg 12506  df-xadd 12507  df-xmul 12508  df-ioo 12741  df-ico 12743  df-icc 12744  df-fz 12897  df-fzo 13040  df-seq 13376  df-exp 13437  df-hash 13698  df-cj 14460  df-re 14461  df-im 14462  df-sqrt 14596  df-abs 14597  df-clim 14847  df-sum 15045  df-rest 16698  df-topgen 16719  df-psmet 20092  df-xmet 20093  df-met 20094  df-bl 20095  df-mopn 20096  df-top 21508  df-topon 21525  df-bases 21560  df-cmp 22001  df-ovol 24077
This theorem is referenced by:  dyadmax  24211
  Copyright terms: Public domain W3C validator