MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ltbtwnnq Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ltbtwnnq 10975
Description: There exists a number between any two positive fractions. Proposition 9-2.6(i) of [Gleason] p. 120. (Contributed by NM, 17-Mar-1996.) (Revised by Mario Carneiro, 10-May-2013.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
ltbtwnnq (𝐴 <Q 𝐵 ↔ ∃𝑥(𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐵

Proof of Theorem ltbtwnnq
Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ltrelnq 10923 . . . . 5 <Q ⊆ (Q × Q)
21brel 5740 . . . 4 (𝐴 <Q 𝐵 → (𝐴Q𝐵Q))
32simprd 494 . . 3 (𝐴 <Q 𝐵𝐵Q)
4 ltexnq 10972 . . . 4 (𝐵Q → (𝐴 <Q 𝐵 ↔ ∃𝑦(𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵))
5 eleq1 2819 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵 → ((𝐴 +Q 𝑦) ∈ Q𝐵Q))
65biimparc 478 . . . . . . . . 9 ((𝐵Q ∧ (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵) → (𝐴 +Q 𝑦) ∈ Q)
7 addnqf 10945 . . . . . . . . . . 11 +Q :(Q × Q)⟶Q
87fdmi 6728 . . . . . . . . . 10 dom +Q = (Q × Q)
9 0nnq 10921 . . . . . . . . . 10 ¬ ∅ ∈ Q
108, 9ndmovrcl 7595 . . . . . . . . 9 ((𝐴 +Q 𝑦) ∈ Q → (𝐴Q𝑦Q))
116, 10syl 17 . . . . . . . 8 ((𝐵Q ∧ (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵) → (𝐴Q𝑦Q))
1211simprd 494 . . . . . . 7 ((𝐵Q ∧ (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵) → 𝑦Q)
13 nsmallnq 10974 . . . . . . . 8 (𝑦Q → ∃𝑧 𝑧 <Q 𝑦)
1411simpld 493 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐵Q ∧ (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵) → 𝐴Q)
151brel 5740 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 <Q 𝑦 → (𝑧Q𝑦Q))
1615simpld 493 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 <Q 𝑦𝑧Q)
17 ltaddnq 10971 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴Q𝑧Q) → 𝐴 <Q (𝐴 +Q 𝑧))
1814, 16, 17syl2an 594 . . . . . . . . . . 11 (((𝐵Q ∧ (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵) ∧ 𝑧 <Q 𝑦) → 𝐴 <Q (𝐴 +Q 𝑧))
19 ltanq 10968 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐴Q → (𝑧 <Q 𝑦 ↔ (𝐴 +Q 𝑧) <Q (𝐴 +Q 𝑦)))
2019biimpa 475 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴Q𝑧 <Q 𝑦) → (𝐴 +Q 𝑧) <Q (𝐴 +Q 𝑦))
2114, 20sylan 578 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐵Q ∧ (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵) ∧ 𝑧 <Q 𝑦) → (𝐴 +Q 𝑧) <Q (𝐴 +Q 𝑦))
22 simplr 765 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐵Q ∧ (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵) ∧ 𝑧 <Q 𝑦) → (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵)
2321, 22breqtrd 5173 . . . . . . . . . . 11 (((𝐵Q ∧ (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵) ∧ 𝑧 <Q 𝑦) → (𝐴 +Q 𝑧) <Q 𝐵)
24 ovex 7444 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 +Q 𝑧) ∈ V
25 breq2 5151 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = (𝐴 +Q 𝑧) → (𝐴 <Q 𝑥𝐴 <Q (𝐴 +Q 𝑧)))
26 breq1 5150 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = (𝐴 +Q 𝑧) → (𝑥 <Q 𝐵 ↔ (𝐴 +Q 𝑧) <Q 𝐵))
2725, 26anbi12d 629 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = (𝐴 +Q 𝑧) → ((𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵) ↔ (𝐴 <Q (𝐴 +Q 𝑧) ∧ (𝐴 +Q 𝑧) <Q 𝐵)))
2824, 27spcev 3595 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 <Q (𝐴 +Q 𝑧) ∧ (𝐴 +Q 𝑧) <Q 𝐵) → ∃𝑥(𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵))
2918, 23, 28syl2anc 582 . . . . . . . . . 10 (((𝐵Q ∧ (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵) ∧ 𝑧 <Q 𝑦) → ∃𝑥(𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵))
3029ex 411 . . . . . . . . 9 ((𝐵Q ∧ (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵) → (𝑧 <Q 𝑦 → ∃𝑥(𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵)))
3130exlimdv 1934 . . . . . . . 8 ((𝐵Q ∧ (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵) → (∃𝑧 𝑧 <Q 𝑦 → ∃𝑥(𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵)))
3213, 31syl5 34 . . . . . . 7 ((𝐵Q ∧ (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵) → (𝑦Q → ∃𝑥(𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵)))
3312, 32mpd 15 . . . . . 6 ((𝐵Q ∧ (𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵) → ∃𝑥(𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵))
3433ex 411 . . . . 5 (𝐵Q → ((𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵 → ∃𝑥(𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵)))
3534exlimdv 1934 . . . 4 (𝐵Q → (∃𝑦(𝐴 +Q 𝑦) = 𝐵 → ∃𝑥(𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵)))
364, 35sylbid 239 . . 3 (𝐵Q → (𝐴 <Q 𝐵 → ∃𝑥(𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵)))
373, 36mpcom 38 . 2 (𝐴 <Q 𝐵 → ∃𝑥(𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵))
38 ltsonq 10966 . . . 4 <Q Or Q
3938, 1sotri 6127 . . 3 ((𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵) → 𝐴 <Q 𝐵)
4039exlimiv 1931 . 2 (∃𝑥(𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵) → 𝐴 <Q 𝐵)
4137, 40impbii 208 1 (𝐴 <Q 𝐵 ↔ ∃𝑥(𝐴 <Q 𝑥𝑥 <Q 𝐵))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wb 205  wa 394   = wceq 1539  wex 1779  wcel 2104   class class class wbr 5147   × cxp 5673  (class class class)co 7411  Qcnq 10849   +Q cplq 10852   <Q cltq 10855
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1911  ax-6 1969  ax-7 2009  ax-8 2106  ax-9 2114  ax-10 2135  ax-11 2152  ax-12 2169  ax-ext 2701  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pr 5426  ax-un 7727
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2532  df-eu 2561  df-clab 2708  df-cleq 2722  df-clel 2808  df-nfc 2883  df-ne 2939  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3374  df-reu 3375  df-rab 3431  df-v 3474  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-1o 8468  df-oadd 8472  df-omul 8473  df-er 8705  df-ni 10869  df-pli 10870  df-mi 10871  df-lti 10872  df-plpq 10905  df-mpq 10906  df-ltpq 10907  df-enq 10908  df-nq 10909  df-erq 10910  df-plq 10911  df-mq 10912  df-1nq 10913  df-rq 10914  df-ltnq 10915
This theorem is referenced by:  nqpr  11011  reclem2pr  11045
  Copyright terms: Public domain W3C validator