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 38776
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 38775 . 2 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ (𝐹‘𝑚) < (𝐹‘(𝑚 + 1)) ∧ 𝐴 ∈ ℕ) → ∃𝑛 ∈ ℕ (𝐹‘𝑛) ∈ (ℤ≥‘𝐴))
2 nnssre 12342 . . . . . . . 8 ℕ ⊆ ℝ
3 ltso 11393 . . . . . . . . 9 < Or ℝ
4 sopo 5577 . . . . . . . . 9 ( < Or ℝ → < Po ℝ)
53, 4ax-mp 5 . . . . . . . 8 < Po ℝ
6 poss 5560 . . . . . . . 8 (ℕ ⊆ ℝ → ( < Po ℝ → < Po ℕ))
72, 5, 6mp2 9 . . . . . . 7 < Po ℕ
8 seqpo 38774 . . . . . . 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 13005 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛) → (𝑘 = 𝑛 ∨ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))))
13 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑛 → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑛))
1413adantl 487 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑛) → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑛))
15 ffvelcdm 7081 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛) ∈ ℕ)
1615nnzd 12722 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛) ∈ ℤ)
17 uzid 12983 . . . . . . . . . . . . . 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 2860 . . . . . . . . . . 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 7443 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑝 = 𝑛 → (ℤ≥‘(𝑝 + 1)) = (ℤ≥‘(𝑛 + 1)))
23 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑝 = 𝑛 → (𝐹‘𝑝) = (𝐹‘𝑛))
2423breq1d 5112 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑝 = 𝑛 → ((𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞) ↔ (𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑞)))
2522, 24raleqbidv 3334 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑝 = 𝑛 → (∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞) ↔ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))(𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑞)))
2625rspccva 3575 . . . . . . . . . . . . 13 ((∀𝑝 ∈ ℕ ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑝 + 1))(𝐹‘𝑝) < (𝐹‘𝑞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ∀𝑞 ∈ (ℤ≥‘(𝑛 + 1))(𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑞))
27 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑞 = 𝑘 → (𝐹‘𝑞) = (𝐹‘𝑘))
2827breq2d 5114 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑞 = 𝑘 → ((𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑞) ↔ (𝐹‘𝑛) < (𝐹‘𝑘)))
2928rspccva 3575 . . . . . . . . . . . . 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 12350 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 + 1) ∈ ℕ)
34 elnnuz 13008 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑛 + 1) ∈ ℕ ↔ (𝑛 + 1) ∈ (ℤ≥‘1))
3533, 34sylib 221 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 + 1) ∈ (ℤ≥‘1))
36 uztrn 12986 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 13008 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 7081 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹:ℕ⟶ℕ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℕ)
4241nnzd 12722 . . . . . . . . . . . . . . 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 12700 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹‘𝑛) ∈ ℤ → (𝐹‘𝑛) ∈ ℝ)
46 zre 12700 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹‘𝑘) ∈ ℤ → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
47 ltle 11401 . . . . . . . . . . . . . . 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 12982 . . . . . . . . . . . . . 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 12986 . . . . . . . . 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 3162 . . . . 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 1808 . . 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 3173 . 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 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  ∃wrex 3086   ⊆ wss 3895   class class class wbr 5102   Po wpo 5556   Or wor 5557  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℝcr 11202  1c1 11204   + caddc 11206   < clt 11346   ≤ cle 11347  ℕcn 12338  ℤcz 12696  ℤ≥cuz 12968
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-2nd 8002  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-er 8720  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-nn 12339  df-n0 12610  df-z 12697  df-uz 12969
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator