Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  fzopredsuc Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fzopredsuc 43819
 Description: Join a predecessor and a successor to the beginning and the end of an open integer interval. This theorem holds even if 𝑁 = 𝑀 (then (𝑀...𝑁) = {𝑀} = ({𝑀} ∪ ∅) ∪ {𝑀}). (Contributed by AV, 14-Jul-2020.)
Assertion
Ref Expression
fzopredsuc (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}))

Proof of Theorem fzopredsuc
StepHypRef Expression
1 unidm 4103 . . . . . 6 ({𝑁} ∪ {𝑁}) = {𝑁}
21eqcomi 2831 . . . . 5 {𝑁} = ({𝑁} ∪ {𝑁})
3 oveq1 7147 . . . . . 6 (𝑀 = 𝑁 → (𝑀...𝑁) = (𝑁...𝑁))
4 fzsn 12944 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁...𝑁) = {𝑁})
53, 4sylan9eqr 2879 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = 𝑁) → (𝑀...𝑁) = {𝑁})
6 sneq 4549 . . . . . . . 8 (𝑀 = 𝑁 → {𝑀} = {𝑁})
7 oveq1 7147 . . . . . . . . 9 (𝑀 = 𝑁 → (𝑀 + 1) = (𝑁 + 1))
87oveq1d 7155 . . . . . . . 8 (𝑀 = 𝑁 → ((𝑀 + 1)..^𝑁) = ((𝑁 + 1)..^𝑁))
96, 8uneq12d 4115 . . . . . . 7 (𝑀 = 𝑁 → ({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) = ({𝑁} ∪ ((𝑁 + 1)..^𝑁)))
109uneq1d 4113 . . . . . 6 (𝑀 = 𝑁 → (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}) = (({𝑁} ∪ ((𝑁 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}))
11 zre 11973 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℝ)
1211lep1d 11560 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ≤ (𝑁 + 1))
13 peano2z 12011 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 + 1) ∈ ℤ)
1413zred 12075 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 + 1) ∈ ℝ)
1511, 14lenltd 10775 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 ≤ (𝑁 + 1) ↔ ¬ (𝑁 + 1) < 𝑁))
1612, 15mpbid 235 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → ¬ (𝑁 + 1) < 𝑁)
17 fzonlt0 13055 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (¬ (𝑁 + 1) < 𝑁 ↔ ((𝑁 + 1)..^𝑁) = ∅))
1813, 17mpancom 687 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → (¬ (𝑁 + 1) < 𝑁 ↔ ((𝑁 + 1)..^𝑁) = ∅))
1916, 18mpbid 235 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁 + 1)..^𝑁) = ∅)
2019uneq2d 4114 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℤ → ({𝑁} ∪ ((𝑁 + 1)..^𝑁)) = ({𝑁} ∪ ∅))
21 un0 4316 . . . . . . . 8 ({𝑁} ∪ ∅) = {𝑁}
2220, 21syl6eq 2873 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℤ → ({𝑁} ∪ ((𝑁 + 1)..^𝑁)) = {𝑁})
2322uneq1d 4113 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → (({𝑁} ∪ ((𝑁 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}) = ({𝑁} ∪ {𝑁}))
2410, 23sylan9eqr 2879 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = 𝑁) → (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}) = ({𝑁} ∪ {𝑁}))
252, 5, 243eqtr4a 2883 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = 𝑁) → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}))
2625ex 416 . . 3 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑀 = 𝑁 → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁})))
27 eluzelz 12241 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑁 ∈ ℤ)
2826, 27syl11 33 . 2 (𝑀 = 𝑁 → (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁})))
29 fzisfzounsn 13144 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → (𝑀...𝑁) = ((𝑀..^𝑁) ∪ {𝑁}))
3029adantl 485 . . . 4 ((¬ 𝑀 = 𝑁𝑁 ∈ (ℤ𝑀)) → (𝑀...𝑁) = ((𝑀..^𝑁) ∪ {𝑁}))
31 eluz2 12237 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) ↔ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁))
32 simpl1 1188 . . . . . . . . . 10 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) ∧ ¬ 𝑀 = 𝑁) → 𝑀 ∈ ℤ)
33 simpl2 1189 . . . . . . . . . 10 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) ∧ ¬ 𝑀 = 𝑁) → 𝑁 ∈ ℤ)
34 nesym 3067 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁𝑀 ↔ ¬ 𝑀 = 𝑁)
35 zre 11973 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ ℝ)
36 ltlen 10730 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑁 ∈ ℝ) → (𝑀 < 𝑁 ↔ (𝑀𝑁𝑁𝑀)))
3735, 11, 36syl2an 598 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 < 𝑁 ↔ (𝑀𝑁𝑁𝑀)))
3837biimprd 251 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀𝑁𝑁𝑀) → 𝑀 < 𝑁))
3938exp4b 434 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑀 ∈ ℤ → (𝑁 ∈ ℤ → (𝑀𝑁 → (𝑁𝑀𝑀 < 𝑁))))
40393imp 1108 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) → (𝑁𝑀𝑀 < 𝑁))
4134, 40syl5bir 246 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) → (¬ 𝑀 = 𝑁𝑀 < 𝑁))
4241imp 410 . . . . . . . . . 10 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) ∧ ¬ 𝑀 = 𝑁) → 𝑀 < 𝑁)
4332, 33, 423jca 1125 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) ∧ ¬ 𝑀 = 𝑁) → (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 < 𝑁))
4443ex 416 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑁) → (¬ 𝑀 = 𝑁 → (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 < 𝑁)))
4531, 44sylbi 220 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → (¬ 𝑀 = 𝑁 → (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 < 𝑁)))
4645impcom 411 . . . . . 6 ((¬ 𝑀 = 𝑁𝑁 ∈ (ℤ𝑀)) → (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 < 𝑁))
47 fzopred 43818 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 < 𝑁) → (𝑀..^𝑁) = ({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)))
4846, 47syl 17 . . . . 5 ((¬ 𝑀 = 𝑁𝑁 ∈ (ℤ𝑀)) → (𝑀..^𝑁) = ({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)))
4948uneq1d 4113 . . . 4 ((¬ 𝑀 = 𝑁𝑁 ∈ (ℤ𝑀)) → ((𝑀..^𝑁) ∪ {𝑁}) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}))
5030, 49eqtrd 2857 . . 3 ((¬ 𝑀 = 𝑁𝑁 ∈ (ℤ𝑀)) → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}))
5150ex 416 . 2 𝑀 = 𝑁 → (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁})))
5228, 51pm2.61i 185 1 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → (𝑀...𝑁) = (({𝑀} ∪ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) ∪ {𝑁}))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538   ∈ wcel 2114   ≠ wne 3011   ∪ cun 3906  ∅c0 4265  {csn 4539   class class class wbr 5042  ‘cfv 6334  (class class class)co 7140  ℝcr 10525  1c1 10527   + caddc 10529   < clt 10664   ≤ cle 10665  ℤcz 11969  ℤ≥cuz 12231  ...cfz 12885  ..^cfzo 13028 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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2178  ax-ext 2794  ax-sep 5179  ax-nul 5186  ax-pow 5243  ax-pr 5307  ax-un 7446  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2653  df-clab 2801  df-cleq 2815  df-clel 2894  df-nfc 2962  df-ne 3012  df-nel 3116  df-ral 3135  df-rex 3136  df-reu 3137  df-rab 3139  df-v 3471  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3927  df-nul 4266  df-if 4440  df-pw 4513  df-sn 4540  df-pr 4542  df-tp 4544  df-op 4546  df-uni 4814  df-iun 4896  df-br 5043  df-opab 5105  df-mpt 5123  df-tr 5149  df-id 5437  df-eprel 5442  df-po 5451  df-so 5452  df-fr 5491  df-we 5493  df-xp 5538  df-rel 5539  df-cnv 5540  df-co 5541  df-dm 5542  df-rn 5543  df-res 5544  df-ima 5545  df-pred 6126  df-ord 6172  df-on 6173  df-lim 6174  df-suc 6175  df-iota 6293  df-fun 6336  df-fn 6337  df-f 6338  df-f1 6339  df-fo 6340  df-f1o 6341  df-fv 6342  df-riota 7098  df-ov 7143  df-oprab 7144  df-mpo 7145  df-om 7566  df-1st 7675  df-2nd 7676  df-wrecs 7934  df-recs 7995  df-rdg 8033  df-er 8276  df-en 8497  df-dom 8498  df-sdom 8499  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-nn 11626  df-n0 11886  df-z 11970  df-uz 12232  df-fz 12886  df-fzo 13029 This theorem is referenced by:  1fzopredsuc  43820  sbgoldbo  44244
 Copyright terms: Public domain W3C validator