Users' Mathboxes Mathbox for Jeff Madsen < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  incsequz2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem incsequz2 38875
Description: An increasing sequence of positive integers takes on indefinitely large values. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.)
Assertion
Ref Expression
incsequz2 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ (𝐹‘𝑚) < (𝐹‘(𝑚 + 1)) ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → ∃𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛)(𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘𝐴))
Distinct variable groups:   𝑘,𝐹,𝑚,𝑛   𝐴,𝑘,𝑚,𝑛

Proof of Theorem incsequz2
Dummy variables 𝑝 𝑞 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 incsequz 38874 . 2 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ (𝐹‘𝑚) < (𝐹‘(𝑚 + 1)) ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → ∃𝑛 ∈ ℕ (𝐹‘𝑛) ∈ (ℤ≥‘𝐴))
2 nnssre 12366 . . . . . . . 8 ℕ ⊆ ℝ
3 ltso 11417 . . . . . . . . 9 < Or ℝ
4 sopo 5582 . . . . . . . . 9 ( < Or ℝ → < Po ℝ)
53, 4ax-mp 5 . . . . . . . 8 < Po ℝ
6 poss 5565 . . . . . . . 8 (ℕ ⊆ ℝ → ( < Po ℝ → < Po ℕ))
72, 5, 6mp2 9 . . . . . . 7 < Po ℕ
8 seqpo 38873 . . . . . . 7 (( < Po ℕ ∧ 𝐹:ℕ⟶ℕ) → (∀𝑚 ∈ ℕ (𝐹‘𝑚) < (𝐹‘(𝑚 + 1)) ↔ ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)))
97, 8mpan 703 . . . . . 6 (𝐹:ℕ⟶ℕ → (∀𝑚 ∈ ℕ (𝐹‘𝑚) < (𝐹‘(𝑚 + 1)) ↔ ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)))
109biimpd 232 . . . . 5 (𝐹:ℕ⟶ℕ → (∀𝑚 ∈ ℕ (𝐹‘𝑚) < (𝐹‘(𝑚 + 1)) → ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)))
1110imdistani 579 . . . 4 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ (𝐹‘𝑚) < (𝐹‘(𝑚 + 1))) → (𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)))
12 uzp1 13029 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛) → (𝑘 = 𝑛 ∨ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))))
13 fveq2 6908 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑛 → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑛))
1413adantl 487 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑛) → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑛))
15 ffvelcdm 7105 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛) ∈ ℕ)
1615nnzd 12746 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛) ∈ ℤ)
17 uzid 13007 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹‘𝑛) ∈ ℤ → (𝐹‘𝑛) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛)))
1816, 17syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛)))
1918adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑛) → (𝐹‘𝑛) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛)))
2014, 19eqeltrd 2864 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑛) → (𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛)))
2120adantllr 732 . . . . . . . . . 10 ((((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑛) → (𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛)))
22 fvoveq1 7466 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑝 = 𝑛 → (ℤ≥‘(𝑝 + 1)) = (ℤ≥‘(𝑛 + 1)))
23 fveq2 6908 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑝 = 𝑛 → (𝐹‘𝑝) = (𝐹‘𝑛))
2423breq1d 5116 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑝 = 𝑛 → ((𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞) ↔ (𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑞)))
2522, 24raleqbidv 3338 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑝 = 𝑛 → (∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞) ↔ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))(𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑞)))
2625rspccva 3579 . . . . . . . . . . . . 13 ((∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))(𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑞))
27 fveq2 6908 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑞 = 𝑘 → (𝐹‘𝑞) = (𝐹‘𝑘))
2827breq2d 5118 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑞 = 𝑘 → ((𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑞) ↔ (𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑘)))
2928rspccva 3579 . . . . . . . . . . . . 13 ((∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))(𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑞) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))) → (𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑘))
3026, 29sylan 592 . . . . . . . . . . . 12 (((∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))) → (𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑘))
3130adantlll 731 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))) → (𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑘))
3216adantr 486 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))) → (𝐹‘𝑛) ∈ ℤ)
33 peano2nn 12374 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 + 1) ∈ ℕ)
34 elnnuz 13032 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑛 + 1) ∈ ℕ ↔ (𝑛 + 1) ∈ (ℤ≥‘1))
3533, 34sylib 221 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 + 1) ∈ (ℤ≥‘1))
36 uztrn 13010 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1)) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (ℤ≥‘1)) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘1))
3736ancoms 464 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑛 + 1) ∈ (ℤ≥‘1) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘1))
38 elnnuz 13032 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ ℕ ↔ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘1))
3937, 38sylibr 237 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑛 + 1) ∈ (ℤ≥‘1) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))) → 𝑘 ∈ ℕ)
4035, 39sylan 592 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))) → 𝑘 ∈ ℕ)
41 ffvelcdm 7105 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℕ)
4241nnzd 12746 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℤ)
4340, 42sylan2 605 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ (𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1)))) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℤ)
4443anassrs 473 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℤ)
45 zre 12724 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹‘𝑛) ∈ ℤ → (𝐹‘𝑛) ∈ ℝ)
46 zre 12724 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹‘𝑘) ∈ ℤ → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
47 ltle 11425 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐹‘𝑛) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ) → ((𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑘) → (𝐹‘𝑛) ≤ (𝐹‘𝑘)))
4845, 46, 47syl2an 608 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐹‘𝑛) ∈ ℤ ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ ℤ) → ((𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑘) → (𝐹‘𝑛) ≤ (𝐹‘𝑘)))
49 eluz 13006 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐹‘𝑛) ∈ ℤ ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ ℤ) → ((𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛)) ↔ (𝐹‘𝑛) ≤ (𝐹‘𝑘)))
5048, 49sylibrd 262 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐹‘𝑛) ∈ ℤ ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ ℤ) → ((𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑘) → (𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛))))
5132, 44, 50syl2anc 596 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))) → ((𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑘) → (𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛))))
5251adantllr 732 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))) → ((𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑘) → (𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛))))
5331, 52mpd 16 . . . . . . . . . 10 ((((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))) → (𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛)))
5421, 53jaodan 972 . . . . . . . . 9 ((((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ (𝑘 = 𝑛 ∨ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1)))) → (𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛)))
5512, 54sylan2 605 . . . . . . . 8 ((((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛)) → (𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛)))
56 uztrn 13010 . . . . . . . . 9 (((𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛)) ∧ (𝐹‘𝑛) ∈ (ℤ≥‘𝐴)) → (𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘𝐴))
5756ex 418 . . . . . . . 8 ((𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘(𝐹‘𝑛)) → ((𝐹‘𝑛) ∈ (ℤ≥‘𝐴) → (𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘𝐴)))
5855, 57syl 18 . . . . . . 7 ((((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛)) → ((𝐹‘𝑛) ∈ (ℤ≥‘𝐴) → (𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘𝐴)))
5958adantllr 732 . . . . . 6 (((((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)) ∧ 𝐴 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛)) → ((𝐹‘𝑛) ∈ (ℤ≥‘𝐴) → (𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘𝐴)))
6059ralrimdva 3166 . . . . 5 ((((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)) ∧ 𝐴 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐹‘𝑛) ∈ (ℤ≥‘𝐴) → ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛)(𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘𝐴)))
6160ex 418 . . . 4 (((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞)) ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → (𝑛 ∈ ℕ → ((𝐹‘𝑛) ∈ (ℤ≥‘𝐴) → ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛)(𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘𝐴))))
6211, 61stoic3 1809 . . 3 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ (𝐹‘𝑚) < (𝐹‘(𝑚 + 1)) ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → (𝑛 ∈ ℕ → ((𝐹‘𝑛) ∈ (ℤ≥‘𝐴) → ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛)(𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘𝐴))))
6362reximdvai 3177 . 2 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ (𝐹‘𝑚) < (𝐹‘(𝑚 + 1)) ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → (∃𝑛 ∈ ℕ (𝐹‘𝑛) ∈ (ℤ≥‘𝐴) → ∃𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛)(𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘𝐴)))
641, 63mpd 16 1 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ (𝐹‘𝑚) < (𝐹‘(𝑚 + 1)) ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → ∃𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛)(𝐹‘𝑘) ∈ (ℤ≥‘𝐴))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080  ∃wrex 3090   ⊆ wss 3900   class class class wbr 5106   Po wpo 5561   Or wor 5562  ⟶wf 6554  ‘cfv 6558  (class class class)co 7443  ℝcr 11226  1c1 11228   + caddc 11230   < clt 11370   ≤ cle 11371  ℕcn 12362  ℤcz 12720  ℤ≥cuz 12992
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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304
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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-om 7902  df-2nd 8026  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-er 8745  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-nn 12363  df-n0 12634  df-z 12721  df-uz 12993
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator