Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  isinftm Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem isinftm 32314
Description: Express ๐‘ฅ is infinitesimal with respect to ๐‘ฆ for a structure ๐‘Š. (Contributed by Thierry Arnoux, 30-Jan-2018.)
Hypotheses
Ref Expression
inftm.b ๐ต = (Baseโ€˜๐‘Š)
inftm.0 0 = (0gโ€˜๐‘Š)
inftm.x ยท = (.gโ€˜๐‘Š)
inftm.l < = (ltโ€˜๐‘Š)
Assertion
Ref Expression
isinftm ((๐‘Š โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต) โ†’ (๐‘‹(โ‹˜โ€˜๐‘Š)๐‘Œ โ†” ( 0 < ๐‘‹ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘‹) < ๐‘Œ)))
Distinct variable groups:   ๐‘›,๐‘Š   ๐‘›,๐‘‹   ๐‘›,๐‘Œ
Allowed substitution hints:   ๐ต(๐‘›)   < (๐‘›)   ยท (๐‘›)   ๐‘‰(๐‘›)   0 (๐‘›)

Proof of Theorem isinftm
Dummy variables ๐‘ฅ ๐‘ค ๐‘ฆ are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eleq1 2821 . . . . . 6 (๐‘ฅ = ๐‘‹ โ†’ (๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†” ๐‘‹ โˆˆ ๐ต))
2 eleq1 2821 . . . . . 6 (๐‘ฆ = ๐‘Œ โ†’ (๐‘ฆ โˆˆ ๐ต โ†” ๐‘Œ โˆˆ ๐ต))
31, 2bi2anan9 637 . . . . 5 ((๐‘ฅ = ๐‘‹ โˆง ๐‘ฆ = ๐‘Œ) โ†’ ((๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต) โ†” (๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต)))
4 simpl 483 . . . . . . 7 ((๐‘ฅ = ๐‘‹ โˆง ๐‘ฆ = ๐‘Œ) โ†’ ๐‘ฅ = ๐‘‹)
54breq2d 5159 . . . . . 6 ((๐‘ฅ = ๐‘‹ โˆง ๐‘ฆ = ๐‘Œ) โ†’ ( 0 < ๐‘ฅ โ†” 0 < ๐‘‹))
64oveq2d 7421 . . . . . . . 8 ((๐‘ฅ = ๐‘‹ โˆง ๐‘ฆ = ๐‘Œ) โ†’ (๐‘› ยท ๐‘ฅ) = (๐‘› ยท ๐‘‹))
7 simpr 485 . . . . . . . 8 ((๐‘ฅ = ๐‘‹ โˆง ๐‘ฆ = ๐‘Œ) โ†’ ๐‘ฆ = ๐‘Œ)
86, 7breq12d 5160 . . . . . . 7 ((๐‘ฅ = ๐‘‹ โˆง ๐‘ฆ = ๐‘Œ) โ†’ ((๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ โ†” (๐‘› ยท ๐‘‹) < ๐‘Œ))
98ralbidv 3177 . . . . . 6 ((๐‘ฅ = ๐‘‹ โˆง ๐‘ฆ = ๐‘Œ) โ†’ (โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ โ†” โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘‹) < ๐‘Œ))
105, 9anbi12d 631 . . . . 5 ((๐‘ฅ = ๐‘‹ โˆง ๐‘ฆ = ๐‘Œ) โ†’ (( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ) โ†” ( 0 < ๐‘‹ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘‹) < ๐‘Œ)))
113, 10anbi12d 631 . . . 4 ((๐‘ฅ = ๐‘‹ โˆง ๐‘ฆ = ๐‘Œ) โ†’ (((๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ)) โ†” ((๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘‹ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘‹) < ๐‘Œ))))
12 eqid 2732 . . . 4 {โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ((๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ))} = {โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ((๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ))}
1311, 12brabga 5533 . . 3 ((๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต) โ†’ (๐‘‹{โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ((๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ))}๐‘Œ โ†” ((๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘‹ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘‹) < ๐‘Œ))))
14133adant1 1130 . 2 ((๐‘Š โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต) โ†’ (๐‘‹{โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ((๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ))}๐‘Œ โ†” ((๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘‹ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘‹) < ๐‘Œ))))
15 elex 3492 . . . . 5 (๐‘Š โˆˆ ๐‘‰ โ†’ ๐‘Š โˆˆ V)
16153ad2ant1 1133 . . . 4 ((๐‘Š โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต) โ†’ ๐‘Š โˆˆ V)
17 fveq2 6888 . . . . . . . . . 10 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (Baseโ€˜๐‘ค) = (Baseโ€˜๐‘Š))
18 inftm.b . . . . . . . . . 10 ๐ต = (Baseโ€˜๐‘Š)
1917, 18eqtr4di 2790 . . . . . . . . 9 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (Baseโ€˜๐‘ค) = ๐ต)
2019eleq2d 2819 . . . . . . . 8 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (๐‘ฅ โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ค) โ†” ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต))
2119eleq2d 2819 . . . . . . . 8 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (๐‘ฆ โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ค) โ†” ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต))
2220, 21anbi12d 631 . . . . . . 7 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ((๐‘ฅ โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ค) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ค)) โ†” (๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต)))
23 fveq2 6888 . . . . . . . . . 10 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (0gโ€˜๐‘ค) = (0gโ€˜๐‘Š))
24 inftm.0 . . . . . . . . . 10 0 = (0gโ€˜๐‘Š)
2523, 24eqtr4di 2790 . . . . . . . . 9 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (0gโ€˜๐‘ค) = 0 )
26 fveq2 6888 . . . . . . . . . 10 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (ltโ€˜๐‘ค) = (ltโ€˜๐‘Š))
27 inftm.l . . . . . . . . . 10 < = (ltโ€˜๐‘Š)
2826, 27eqtr4di 2790 . . . . . . . . 9 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (ltโ€˜๐‘ค) = < )
29 eqidd 2733 . . . . . . . . 9 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ๐‘ฅ = ๐‘ฅ)
3025, 28, 29breq123d 5161 . . . . . . . 8 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ((0gโ€˜๐‘ค)(ltโ€˜๐‘ค)๐‘ฅ โ†” 0 < ๐‘ฅ))
31 fveq2 6888 . . . . . . . . . . . 12 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (.gโ€˜๐‘ค) = (.gโ€˜๐‘Š))
32 inftm.x . . . . . . . . . . . 12 ยท = (.gโ€˜๐‘Š)
3331, 32eqtr4di 2790 . . . . . . . . . . 11 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (.gโ€˜๐‘ค) = ยท )
3433oveqd 7422 . . . . . . . . . 10 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (๐‘›(.gโ€˜๐‘ค)๐‘ฅ) = (๐‘› ยท ๐‘ฅ))
35 eqidd 2733 . . . . . . . . . 10 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ๐‘ฆ = ๐‘ฆ)
3634, 28, 35breq123d 5161 . . . . . . . . 9 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ((๐‘›(.gโ€˜๐‘ค)๐‘ฅ)(ltโ€˜๐‘ค)๐‘ฆ โ†” (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ))
3736ralbidv 3177 . . . . . . . 8 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘›(.gโ€˜๐‘ค)๐‘ฅ)(ltโ€˜๐‘ค)๐‘ฆ โ†” โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ))
3830, 37anbi12d 631 . . . . . . 7 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (((0gโ€˜๐‘ค)(ltโ€˜๐‘ค)๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘›(.gโ€˜๐‘ค)๐‘ฅ)(ltโ€˜๐‘ค)๐‘ฆ) โ†” ( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ)))
3922, 38anbi12d 631 . . . . . 6 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ (((๐‘ฅ โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ค) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ค)) โˆง ((0gโ€˜๐‘ค)(ltโ€˜๐‘ค)๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘›(.gโ€˜๐‘ค)๐‘ฅ)(ltโ€˜๐‘ค)๐‘ฆ)) โ†” ((๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ))))
4039opabbidv 5213 . . . . 5 (๐‘ค = ๐‘Š โ†’ {โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ((๐‘ฅ โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ค) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ค)) โˆง ((0gโ€˜๐‘ค)(ltโ€˜๐‘ค)๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘›(.gโ€˜๐‘ค)๐‘ฅ)(ltโ€˜๐‘ค)๐‘ฆ))} = {โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ((๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ))})
41 df-inftm 32311 . . . . 5 โ‹˜ = (๐‘ค โˆˆ V โ†ฆ {โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ((๐‘ฅ โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ค) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ค)) โˆง ((0gโ€˜๐‘ค)(ltโ€˜๐‘ค)๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘›(.gโ€˜๐‘ค)๐‘ฅ)(ltโ€˜๐‘ค)๐‘ฆ))})
4218fvexi 6902 . . . . . . 7 ๐ต โˆˆ V
4342, 42xpex 7736 . . . . . 6 (๐ต ร— ๐ต) โˆˆ V
44 opabssxp 5766 . . . . . 6 {โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ((๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ))} โŠ† (๐ต ร— ๐ต)
4543, 44ssexi 5321 . . . . 5 {โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ((๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ))} โˆˆ V
4640, 41, 45fvmpt 6995 . . . 4 (๐‘Š โˆˆ V โ†’ (โ‹˜โ€˜๐‘Š) = {โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ((๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ))})
4716, 46syl 17 . . 3 ((๐‘Š โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต) โ†’ (โ‹˜โ€˜๐‘Š) = {โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ((๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ))})
4847breqd 5158 . 2 ((๐‘Š โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต) โ†’ (๐‘‹(โ‹˜โ€˜๐‘Š)๐‘Œ โ†” ๐‘‹{โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ((๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘ฅ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘ฅ) < ๐‘ฆ))}๐‘Œ))
49 3simpc 1150 . . 3 ((๐‘Š โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต) โ†’ (๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต))
5049biantrurd 533 . 2 ((๐‘Š โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต) โ†’ (( 0 < ๐‘‹ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘‹) < ๐‘Œ) โ†” ((๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต) โˆง ( 0 < ๐‘‹ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘‹) < ๐‘Œ))))
5114, 48, 503bitr4d 310 1 ((๐‘Š โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต) โ†’ (๐‘‹(โ‹˜โ€˜๐‘Š)๐‘Œ โ†” ( 0 < ๐‘‹ โˆง โˆ€๐‘› โˆˆ โ„• (๐‘› ยท ๐‘‹) < ๐‘Œ)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โ†” wb 205   โˆง wa 396   โˆง w3a 1087   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106  โˆ€wral 3061  Vcvv 3474   class class class wbr 5147  {copab 5209   ร— cxp 5673  โ€˜cfv 6540  (class class class)co 7405  โ„•cn 12208  Basecbs 17140  0gc0g 17381  ltcplt 18257  .gcmg 18944  โ‹˜cinftm 32309
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rab 3433  df-v 3476  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-id 5573  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fv 6548  df-ov 7408  df-inftm 32311
This theorem is referenced by:  pnfinf  32316  isarchi2  32318
  Copyright terms: Public domain W3C validator