Users' Mathboxes Mathbox for Mario Carneiro < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  erdszelem10 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem erdszelem10 35382
Description: Lemma for erdsze 35384. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
erdsze.n (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
erdsze.f (𝜑𝐹:(1...𝑁)–1-1→ℝ)
erdszelem.i 𝐼 = (𝑥 ∈ (1...𝑁) ↦ sup((♯ “ {𝑦 ∈ 𝒫 (1...𝑥) ∣ ((𝐹𝑦) Isom < , < (𝑦, (𝐹𝑦)) ∧ 𝑥𝑦)}), ℝ, < ))
erdszelem.j 𝐽 = (𝑥 ∈ (1...𝑁) ↦ sup((♯ “ {𝑦 ∈ 𝒫 (1...𝑥) ∣ ((𝐹𝑦) Isom < , < (𝑦, (𝐹𝑦)) ∧ 𝑥𝑦)}), ℝ, < ))
erdszelem.t 𝑇 = (𝑛 ∈ (1...𝑁) ↦ ⟨(𝐼𝑛), (𝐽𝑛)⟩)
erdszelem.r (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
erdszelem.s (𝜑𝑆 ∈ ℕ)
erdszelem.m (𝜑 → ((𝑅 − 1) · (𝑆 − 1)) < 𝑁)
Assertion
Ref Expression
erdszelem10 (𝜑 → ∃𝑚 ∈ (1...𝑁)(¬ (𝐼𝑚) ∈ (1...(𝑅 − 1)) ∨ ¬ (𝐽𝑚) ∈ (1...(𝑆 − 1))))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦   𝑚,𝑛,𝑥,𝑦,𝐹   𝑛,𝐼,𝑥,𝑦   𝑛,𝐽,𝑥,𝑦   𝑅,𝑚,𝑥,𝑦   𝑚,𝑁,𝑛,𝑥,𝑦   𝜑,𝑚,𝑛,𝑥,𝑦   𝑆,𝑚,𝑥,𝑦   𝑇,𝑚
Allowed substitution hints:   𝑅(𝑛)   𝑆(𝑛)   𝑇(𝑥,𝑦,𝑛)   𝐼(𝑚)   𝐽(𝑚)

Proof of Theorem erdszelem10
Dummy variable 𝑠 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fzfi 13934 . . . . . . . 8 (1...(𝑅 − 1)) ∈ Fin
2 fzfi 13934 . . . . . . . 8 (1...(𝑆 − 1)) ∈ Fin
3 xpfi 9230 . . . . . . . 8 (((1...(𝑅 − 1)) ∈ Fin ∧ (1...(𝑆 − 1)) ∈ Fin) → ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ∈ Fin)
41, 2, 3mp2an 693 . . . . . . 7 ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ∈ Fin
5 ssdomg 8947 . . . . . . 7 (((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ∈ Fin → (ran 𝑇 ⊆ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) → ran 𝑇 ≼ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))))
64, 5ax-mp 5 . . . . . 6 (ran 𝑇 ⊆ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) → ran 𝑇 ≼ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))))
7 domnsym 9041 . . . . . 6 (ran 𝑇 ≼ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) → ¬ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ≺ ran 𝑇)
86, 7syl 17 . . . . 5 (ran 𝑇 ⊆ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) → ¬ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ≺ ran 𝑇)
9 erdszelem.m . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑅 − 1) · (𝑆 − 1)) < 𝑁)
10 hashxp 14396 . . . . . . . . . 10 (((1...(𝑅 − 1)) ∈ Fin ∧ (1...(𝑆 − 1)) ∈ Fin) → (♯‘((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))) = ((♯‘(1...(𝑅 − 1))) · (♯‘(1...(𝑆 − 1)))))
111, 2, 10mp2an 693 . . . . . . . . 9 (♯‘((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))) = ((♯‘(1...(𝑅 − 1))) · (♯‘(1...(𝑆 − 1))))
12 erdszelem.r . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
13 nnm1nn0 12478 . . . . . . . . . . 11 (𝑅 ∈ ℕ → (𝑅 − 1) ∈ ℕ0)
14 hashfz1 14308 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 − 1) ∈ ℕ0 → (♯‘(1...(𝑅 − 1))) = (𝑅 − 1))
1512, 13, 143syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (♯‘(1...(𝑅 − 1))) = (𝑅 − 1))
16 erdszelem.s . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑆 ∈ ℕ)
17 nnm1nn0 12478 . . . . . . . . . . 11 (𝑆 ∈ ℕ → (𝑆 − 1) ∈ ℕ0)
18 hashfz1 14308 . . . . . . . . . . 11 ((𝑆 − 1) ∈ ℕ0 → (♯‘(1...(𝑆 − 1))) = (𝑆 − 1))
1916, 17, 183syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (♯‘(1...(𝑆 − 1))) = (𝑆 − 1))
2015, 19oveq12d 7385 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((♯‘(1...(𝑅 − 1))) · (♯‘(1...(𝑆 − 1)))) = ((𝑅 − 1) · (𝑆 − 1)))
2111, 20eqtrid 2783 . . . . . . . 8 (𝜑 → (♯‘((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))) = ((𝑅 − 1) · (𝑆 − 1)))
22 erdsze.n . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
2322nnnn0d 12498 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
24 hashfz1 14308 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ0 → (♯‘(1...𝑁)) = 𝑁)
2523, 24syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → (♯‘(1...𝑁)) = 𝑁)
269, 21, 253brtr4d 5117 . . . . . . 7 (𝜑 → (♯‘((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))) < (♯‘(1...𝑁)))
27 fzfid 13935 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1...𝑁) ∈ Fin)
28 hashsdom 14343 . . . . . . . 8 ((((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ∈ Fin ∧ (1...𝑁) ∈ Fin) → ((♯‘((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))) < (♯‘(1...𝑁)) ↔ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ≺ (1...𝑁)))
294, 27, 28sylancr 588 . . . . . . 7 (𝜑 → ((♯‘((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))) < (♯‘(1...𝑁)) ↔ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ≺ (1...𝑁)))
3026, 29mpbid 232 . . . . . 6 (𝜑 → ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ≺ (1...𝑁))
31 erdsze.f . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:(1...𝑁)–1-1→ℝ)
32 erdszelem.i . . . . . . . 8 𝐼 = (𝑥 ∈ (1...𝑁) ↦ sup((♯ “ {𝑦 ∈ 𝒫 (1...𝑥) ∣ ((𝐹𝑦) Isom < , < (𝑦, (𝐹𝑦)) ∧ 𝑥𝑦)}), ℝ, < ))
33 erdszelem.j . . . . . . . 8 𝐽 = (𝑥 ∈ (1...𝑁) ↦ sup((♯ “ {𝑦 ∈ 𝒫 (1...𝑥) ∣ ((𝐹𝑦) Isom < , < (𝑦, (𝐹𝑦)) ∧ 𝑥𝑦)}), ℝ, < ))
34 erdszelem.t . . . . . . . 8 𝑇 = (𝑛 ∈ (1...𝑁) ↦ ⟨(𝐼𝑛), (𝐽𝑛)⟩)
3522, 31, 32, 33, 34erdszelem9 35381 . . . . . . 7 (𝜑𝑇:(1...𝑁)–1-1→(ℕ × ℕ))
36 f1f1orn 6791 . . . . . . 7 (𝑇:(1...𝑁)–1-1→(ℕ × ℕ) → 𝑇:(1...𝑁)–1-1-onto→ran 𝑇)
37 ovex 7400 . . . . . . . 8 (1...𝑁) ∈ V
3837f1oen 8919 . . . . . . 7 (𝑇:(1...𝑁)–1-1-onto→ran 𝑇 → (1...𝑁) ≈ ran 𝑇)
3935, 36, 383syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → (1...𝑁) ≈ ran 𝑇)
40 sdomentr 9049 . . . . . 6 ((((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ≺ (1...𝑁) ∧ (1...𝑁) ≈ ran 𝑇) → ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ≺ ran 𝑇)
4130, 39, 40syl2anc 585 . . . . 5 (𝜑 → ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ≺ ran 𝑇)
428, 41nsyl3 138 . . . 4 (𝜑 → ¬ ran 𝑇 ⊆ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))))
43 nss 3986 . . . . 5 (¬ ran 𝑇 ⊆ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ↔ ∃𝑠(𝑠 ∈ ran 𝑇 ∧ ¬ 𝑠 ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))))
44 df-rex 3062 . . . . 5 (∃𝑠 ∈ ran 𝑇 ¬ 𝑠 ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ↔ ∃𝑠(𝑠 ∈ ran 𝑇 ∧ ¬ 𝑠 ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))))
4543, 44bitr4i 278 . . . 4 (¬ ran 𝑇 ⊆ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ↔ ∃𝑠 ∈ ran 𝑇 ¬ 𝑠 ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))))
4642, 45sylib 218 . . 3 (𝜑 → ∃𝑠 ∈ ran 𝑇 ¬ 𝑠 ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))))
47 f1fn 6737 . . . 4 (𝑇:(1...𝑁)–1-1→(ℕ × ℕ) → 𝑇 Fn (1...𝑁))
48 eleq1 2824 . . . . . 6 (𝑠 = (𝑇𝑚) → (𝑠 ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ↔ (𝑇𝑚) ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))))
4948notbid 318 . . . . 5 (𝑠 = (𝑇𝑚) → (¬ 𝑠 ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ↔ ¬ (𝑇𝑚) ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))))
5049rexrn 7039 . . . 4 (𝑇 Fn (1...𝑁) → (∃𝑠 ∈ ran 𝑇 ¬ 𝑠 ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ↔ ∃𝑚 ∈ (1...𝑁) ¬ (𝑇𝑚) ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))))
5135, 47, 503syl 18 . . 3 (𝜑 → (∃𝑠 ∈ ran 𝑇 ¬ 𝑠 ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ↔ ∃𝑚 ∈ (1...𝑁) ¬ (𝑇𝑚) ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))))
5246, 51mpbid 232 . 2 (𝜑 → ∃𝑚 ∈ (1...𝑁) ¬ (𝑇𝑚) ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))))
53 fveq2 6840 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 𝑚 → (𝐼𝑛) = (𝐼𝑚))
54 fveq2 6840 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 𝑚 → (𝐽𝑛) = (𝐽𝑚))
5553, 54opeq12d 4824 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑚 → ⟨(𝐼𝑛), (𝐽𝑛)⟩ = ⟨(𝐼𝑚), (𝐽𝑚)⟩)
56 opex 5416 . . . . . . . . 9 ⟨(𝐼𝑚), (𝐽𝑚)⟩ ∈ V
5755, 34, 56fvmpt 6947 . . . . . . . 8 (𝑚 ∈ (1...𝑁) → (𝑇𝑚) = ⟨(𝐼𝑚), (𝐽𝑚)⟩)
5857adantl 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑚 ∈ (1...𝑁)) → (𝑇𝑚) = ⟨(𝐼𝑚), (𝐽𝑚)⟩)
5958eleq1d 2821 . . . . . 6 ((𝜑𝑚 ∈ (1...𝑁)) → ((𝑇𝑚) ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ↔ ⟨(𝐼𝑚), (𝐽𝑚)⟩ ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1)))))
60 opelxp 5667 . . . . . 6 (⟨(𝐼𝑚), (𝐽𝑚)⟩ ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ↔ ((𝐼𝑚) ∈ (1...(𝑅 − 1)) ∧ (𝐽𝑚) ∈ (1...(𝑆 − 1))))
6159, 60bitrdi 287 . . . . 5 ((𝜑𝑚 ∈ (1...𝑁)) → ((𝑇𝑚) ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ↔ ((𝐼𝑚) ∈ (1...(𝑅 − 1)) ∧ (𝐽𝑚) ∈ (1...(𝑆 − 1)))))
6261notbid 318 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ (1...𝑁)) → (¬ (𝑇𝑚) ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ↔ ¬ ((𝐼𝑚) ∈ (1...(𝑅 − 1)) ∧ (𝐽𝑚) ∈ (1...(𝑆 − 1)))))
63 ianor 984 . . . 4 (¬ ((𝐼𝑚) ∈ (1...(𝑅 − 1)) ∧ (𝐽𝑚) ∈ (1...(𝑆 − 1))) ↔ (¬ (𝐼𝑚) ∈ (1...(𝑅 − 1)) ∨ ¬ (𝐽𝑚) ∈ (1...(𝑆 − 1))))
6462, 63bitrdi 287 . . 3 ((𝜑𝑚 ∈ (1...𝑁)) → (¬ (𝑇𝑚) ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ↔ (¬ (𝐼𝑚) ∈ (1...(𝑅 − 1)) ∨ ¬ (𝐽𝑚) ∈ (1...(𝑆 − 1)))))
6564rexbidva 3159 . 2 (𝜑 → (∃𝑚 ∈ (1...𝑁) ¬ (𝑇𝑚) ∈ ((1...(𝑅 − 1)) × (1...(𝑆 − 1))) ↔ ∃𝑚 ∈ (1...𝑁)(¬ (𝐼𝑚) ∈ (1...(𝑅 − 1)) ∨ ¬ (𝐽𝑚) ∈ (1...(𝑆 − 1)))))
6652, 65mpbid 232 1 (𝜑 → ∃𝑚 ∈ (1...𝑁)(¬ (𝐼𝑚) ∈ (1...(𝑅 − 1)) ∨ ¬ (𝐽𝑚) ∈ (1...(𝑆 − 1))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395  wo 848   = wceq 1542  wex 1781  wcel 2114  wrex 3061  {crab 3389  wss 3889  𝒫 cpw 4541  cop 4573   class class class wbr 5085  cmpt 5166   × cxp 5629  ccnv 5630  ran crn 5632  cres 5633  cima 5634   Fn wfn 6493  1-1wf1 6495  1-1-ontowf1o 6497  cfv 6498   Isom wiso 6499  (class class class)co 7367  cen 8890  cdom 8891  csdm 8892  Fincfn 8893  supcsup 9353  cr 11037  1c1 11039   · cmul 11043   < clt 11179  cmin 11377  cn 12174  0cn0 12437  ...cfz 13461  chash 14292
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 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2708  ax-rep 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5307  ax-pr 5375  ax-un 7689  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115  ax-pre-sup 11116
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3062  df-rmo 3342  df-reu 3343  df-rab 3390  df-v 3431  df-sbc 3729  df-csb 3838  df-dif 3892  df-un 3894  df-in 3896  df-ss 3906  df-pss 3909  df-nul 4274  df-if 4467  df-pw 4543  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4851  df-int 4890  df-iun 4935  df-br 5086  df-opab 5148  df-mpt 5167  df-tr 5193  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6265  df-ord 6326  df-on 6327  df-lim 6328  df-suc 6329  df-iota 6454  df-fun 6500  df-fn 6501  df-f 6502  df-f1 6503  df-fo 6504  df-f1o 6505  df-fv 6506  df-isom 6507  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-om 7818  df-1st 7942  df-2nd 7943  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-1o 8405  df-oadd 8409  df-er 8643  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-fin 8897  df-sup 9355  df-dju 9825  df-card 9863  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-nn 12175  df-n0 12438  df-xnn0 12511  df-z 12525  df-uz 12789  df-fz 13462  df-hash 14293
This theorem is referenced by:  erdszelem11  35383
  Copyright terms: Public domain W3C validator