Theorem icoshftf1o 13418

Description: Shifting a closed-below, open-above interval is one-to-one onto. (Contributed by Paul Chapman, 25-Mar-2008.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 1-Sep-2015.)

Hypothesis

Ref	Expression
icoshftf1o.1	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵) ↦ (𝑥 + 𝐶))

Assertion

Ref	Expression
icoshftf1o	⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → 𝐹:(𝐴[,)𝐵)–1-1-onto→((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶)))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐵   𝑥,𝐶

Allowed substitution hint:   𝐹(𝑥)

Proof of Theorem icoshftf1o

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		icoshft 13417	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → (𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵) → (𝑥 + 𝐶) ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))))
2	1	ralrimiv 3129	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → ∀𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)(𝑥 + 𝐶) ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶)))
3		readdcl 11112	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → (𝐴 + 𝐶) ∈ ℝ)
4	3	3adant2 1132	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → (𝐴 + 𝐶) ∈ ℝ)
5		readdcl 11112	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → (𝐵 + 𝐶) ∈ ℝ)
6	5	3adant1 1131	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → (𝐵 + 𝐶) ∈ ℝ)
7		renegcl 11448	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐶 ∈ ℝ → -𝐶 ∈ ℝ)
8	7	3ad2ant3 1136	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → -𝐶 ∈ ℝ)
9		icoshft 13417	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 + 𝐶) ∈ ℝ ∧ (𝐵 + 𝐶) ∈ ℝ ∧ -𝐶 ∈ ℝ) → (𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶)) → (𝑦 + -𝐶) ∈ (((𝐴 + 𝐶) + -𝐶)[,)((𝐵 + 𝐶) + -𝐶))))
10	4, 6, 8, 9	syl3anc 1374	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → (𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶)) → (𝑦 + -𝐶) ∈ (((𝐴 + 𝐶) + -𝐶)[,)((𝐵 + 𝐶) + -𝐶))))
11	10	imp 406	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → (𝑦 + -𝐶) ∈ (((𝐴 + 𝐶) + -𝐶)[,)((𝐵 + 𝐶) + -𝐶)))
12	6	rexrd 11186	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → (𝐵 + 𝐶) ∈ ℝ*)
13		icossre 13372	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 + 𝐶) ∈ ℝ ∧ (𝐵 + 𝐶) ∈ ℝ*) → ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶)) ⊆ ℝ)
14	4, 12, 13	syl2anc 585	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶)) ⊆ ℝ)
15	14	sselda 3922	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → 𝑦 ∈ ℝ)
16	15	recnd 11164	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → 𝑦 ∈ ℂ)
17		simpl3 1195	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → 𝐶 ∈ ℝ)
18	17	recnd 11164	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → 𝐶 ∈ ℂ)
19	16, 18	negsubd 11502	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → (𝑦 + -𝐶) = (𝑦 − 𝐶))
20	4	recnd 11164	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → (𝐴 + 𝐶) ∈ ℂ)
21		simp3 1139	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → 𝐶 ∈ ℝ)
22	21	recnd 11164	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → 𝐶 ∈ ℂ)
23	20, 22	negsubd 11502	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → ((𝐴 + 𝐶) + -𝐶) = ((𝐴 + 𝐶) − 𝐶))
24		simp1 1137	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → 𝐴 ∈ ℝ)
25	24	recnd 11164	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → 𝐴 ∈ ℂ)
26	25, 22	pncand 11497	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → ((𝐴 + 𝐶) − 𝐶) = 𝐴)
27	23, 26	eqtrd 2772	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → ((𝐴 + 𝐶) + -𝐶) = 𝐴)
28	6	recnd 11164	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → (𝐵 + 𝐶) ∈ ℂ)
29	28, 22	negsubd 11502	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → ((𝐵 + 𝐶) + -𝐶) = ((𝐵 + 𝐶) − 𝐶))
30		simp2 1138	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ ℝ)
31	30	recnd 11164	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ ℂ)
32	31, 22	pncand 11497	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → ((𝐵 + 𝐶) − 𝐶) = 𝐵)
33	29, 32	eqtrd 2772	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → ((𝐵 + 𝐶) + -𝐶) = 𝐵)
34	27, 33	oveq12d 7378	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → (((𝐴 + 𝐶) + -𝐶)[,)((𝐵 + 𝐶) + -𝐶)) = (𝐴[,)𝐵))
35	34	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → (((𝐴 + 𝐶) + -𝐶)[,)((𝐵 + 𝐶) + -𝐶)) = (𝐴[,)𝐵))
36	11, 19, 35	3eltr3d 2851	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → (𝑦 − 𝐶) ∈ (𝐴[,)𝐵))
37		reueq 3684	. . . . 5 ⊢ ((𝑦 − 𝐶) ∈ (𝐴[,)𝐵) ↔ ∃!𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)𝑥 = (𝑦 − 𝐶))
38	36, 37	sylib 218	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → ∃!𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)𝑥 = (𝑦 − 𝐶))
39	15	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)) → 𝑦 ∈ ℝ)
40	39	recnd 11164	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)) → 𝑦 ∈ ℂ)
41		simpll3 1216	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)) → 𝐶 ∈ ℝ)
42	41	recnd 11164	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)) → 𝐶 ∈ ℂ)
43		simpl1 1193	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → 𝐴 ∈ ℝ)
44		simpl2 1194	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → 𝐵 ∈ ℝ)
45	44	rexrd 11186	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → 𝐵 ∈ ℝ*)
46		icossre 13372	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → (𝐴[,)𝐵) ⊆ ℝ)
47	43, 45, 46	syl2anc 585	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → (𝐴[,)𝐵) ⊆ ℝ)
48	47	sselda 3922	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)) → 𝑥 ∈ ℝ)
49	48	recnd 11164	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)) → 𝑥 ∈ ℂ)
50	40, 42, 49	subadd2d 11515	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)) → ((𝑦 − 𝐶) = 𝑥 ↔ (𝑥 + 𝐶) = 𝑦))
51		eqcom 2744	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = (𝑦 − 𝐶) ↔ (𝑦 − 𝐶) = 𝑥)
52		eqcom 2744	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = (𝑥 + 𝐶) ↔ (𝑥 + 𝐶) = 𝑦)
53	50, 51, 52	3bitr4g 314	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)) → (𝑥 = (𝑦 − 𝐶) ↔ 𝑦 = (𝑥 + 𝐶)))
54	53	reubidva 3357	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → (∃!𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)𝑥 = (𝑦 − 𝐶) ↔ ∃!𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)𝑦 = (𝑥 + 𝐶)))
55	38, 54	mpbid 232	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))) → ∃!𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)𝑦 = (𝑥 + 𝐶))
56	55	ralrimiva 3130	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → ∀𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))∃!𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)𝑦 = (𝑥 + 𝐶))
57		icoshftf1o.1	. . 3 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵) ↦ (𝑥 + 𝐶))
58	57	f1ompt 7057	. 2 ⊢ (𝐹:(𝐴[,)𝐵)–1-1-onto→((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶)) ↔ (∀𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)(𝑥 + 𝐶) ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶)) ∧ ∀𝑦 ∈ ((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶))∃!𝑥 ∈ (𝐴[,)𝐵)𝑦 = (𝑥 + 𝐶)))
59	2, 56, 58	sylanbrc 584	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → 𝐹:(𝐴[,)𝐵)–1-1-onto→((𝐴 + 𝐶)[,)(𝐵 + 𝐶)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  ∀wral 3052  ∃!wreu 3341   ⊆ wss 3890   ↦ cmpt 5167  –1-1-onto→wf1o 6491  (class class class)co 7360  ℝcr 11028   + caddc 11032  ℝ^*cxr 11169   − cmin 11368  -cneg 11369  [,)cico 13291

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 2709  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5302  ax-pr 5370  ax-un 7682  ax-cnex 11085  ax-resscn 11086  ax-1cn 11087  ax-icn 11088  ax-addcl 11089  ax-addrcl 11090  ax-mulcl 11091  ax-mulrcl 11092  ax-mulcom 11093  ax-addass 11094  ax-mulass 11095  ax-distr 11096  ax-i2m1 11097  ax-1ne0 11098  ax-1rid 11099  ax-rnegex 11100  ax-rrecex 11101  ax-cnre 11102  ax-pre-lttri 11103  ax-pre-lttrn 11104  ax-pre-ltadd 11105

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 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-op 4575  df-uni 4852  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-id 5519  df-po 5532  df-so 5533  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-er 8636  df-en 8887  df-dom 8888  df-sdom 8889  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-ico 13295

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