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Theorem lzenom 38011
Description: Lower integers are countably infinite. (Contributed by Stefan O'Rear, 10-Oct-2014.)
Assertion
Ref Expression
lzenom (𝑁 ∈ ℤ → (ℤ ∖ (ℤ‘(𝑁 + 1))) ≈ ω)

Proof of Theorem lzenom
Dummy variables 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 zex 11633 . . . 4 ℤ ∈ V
2 difexg 4969 . . . 4 (ℤ ∈ V → (ℤ ∖ (ℤ‘(𝑁 + 1))) ∈ V)
31, 2mp1i 13 . . 3 (𝑁 ∈ ℤ → (ℤ ∖ (ℤ‘(𝑁 + 1))) ∈ V)
4 nnex 11281 . . . 4 ℕ ∈ V
54a1i 11 . . 3 (𝑁 ∈ ℤ → ℕ ∈ V)
6 ovex 6874 . . . 4 ((𝑁 + 1) − 𝑎) ∈ V
762a1i 12 . . 3 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑎 ∈ (ℤ ∖ (ℤ‘(𝑁 + 1))) → ((𝑁 + 1) − 𝑎) ∈ V))
8 ovex 6874 . . . 4 ((𝑁 + 1) − 𝑏) ∈ V
982a1i 12 . . 3 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑏 ∈ ℕ → ((𝑁 + 1) − 𝑏) ∈ V))
10 simpl 474 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
1110peano2zd 11732 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → (𝑁 + 1) ∈ ℤ)
12 simprl 787 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → 𝑎 ∈ ℤ)
1311, 12zsubcld 11734 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → ((𝑁 + 1) − 𝑎) ∈ ℤ)
14 zre 11628 . . . . . . . . . 10 (𝑎 ∈ ℤ → 𝑎 ∈ ℝ)
1514ad2antrl 719 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → 𝑎 ∈ ℝ)
1611zred 11729 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → (𝑁 + 1) ∈ ℝ)
17 1red 10294 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → 1 ∈ ℝ)
18 simprr 789 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → 𝑎𝑁)
19 zcn 11629 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℂ)
2019adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → 𝑁 ∈ ℂ)
21 ax-1cn 10247 . . . . . . . . . . 11 1 ∈ ℂ
22 pncan 10541 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝑁 + 1) − 1) = 𝑁)
2320, 21, 22sylancl 580 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → ((𝑁 + 1) − 1) = 𝑁)
2418, 23breqtrrd 4837 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → 𝑎 ≤ ((𝑁 + 1) − 1))
2515, 16, 17, 24lesubd 10885 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → 1 ≤ ((𝑁 + 1) − 𝑎))
2611zcnd 11730 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → (𝑁 + 1) ∈ ℂ)
27 zcn 11629 . . . . . . . . . . 11 (𝑎 ∈ ℤ → 𝑎 ∈ ℂ)
2827ad2antrl 719 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → 𝑎 ∈ ℂ)
2926, 28nncand 10651 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑎)) = 𝑎)
3029eqcomd 2771 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → 𝑎 = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑎)))
3113, 25, 30jca31 510 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)) → ((((𝑁 + 1) − 𝑎) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ ((𝑁 + 1) − 𝑎)) ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑎))))
3231adantrr 708 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ ((𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎))) → ((((𝑁 + 1) − 𝑎) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ ((𝑁 + 1) − 𝑎)) ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑎))))
33 eleq1 2832 . . . . . . . . 9 (𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎) → (𝑏 ∈ ℤ ↔ ((𝑁 + 1) − 𝑎) ∈ ℤ))
34 breq2 4813 . . . . . . . . 9 (𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎) → (1 ≤ 𝑏 ↔ 1 ≤ ((𝑁 + 1) − 𝑎)))
3533, 34anbi12d 624 . . . . . . . 8 (𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎) → ((𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏) ↔ (((𝑁 + 1) − 𝑎) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ ((𝑁 + 1) − 𝑎))))
36 oveq2 6850 . . . . . . . . 9 (𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎) → ((𝑁 + 1) − 𝑏) = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑎)))
3736eqeq2d 2775 . . . . . . . 8 (𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎) → (𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏) ↔ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑎))))
3835, 37anbi12d 624 . . . . . . 7 (𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎) → (((𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏) ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏)) ↔ ((((𝑁 + 1) − 𝑎) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ ((𝑁 + 1) − 𝑎)) ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑎)))))
3938ad2antll 720 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ ((𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎))) → (((𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏) ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏)) ↔ ((((𝑁 + 1) − 𝑎) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ ((𝑁 + 1) − 𝑎)) ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑎)))))
4032, 39mpbird 248 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ ((𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎))) → ((𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏) ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏)))
41 simpl 474 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → 𝑁 ∈ ℤ)
4241peano2zd 11732 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → (𝑁 + 1) ∈ ℤ)
43 simprl 787 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → 𝑏 ∈ ℤ)
4442, 43zsubcld 11734 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → ((𝑁 + 1) − 𝑏) ∈ ℤ)
4542zred 11729 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → (𝑁 + 1) ∈ ℝ)
46 zre 11628 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℝ)
4746adantr 472 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → 𝑁 ∈ ℝ)
48 zre 11628 . . . . . . . . . 10 (𝑏 ∈ ℤ → 𝑏 ∈ ℝ)
4948ad2antrl 719 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → 𝑏 ∈ ℝ)
5047recnd 10322 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → 𝑁 ∈ ℂ)
51 pncan2 10542 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝑁 + 1) − 𝑁) = 1)
5250, 21, 51sylancl 580 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → ((𝑁 + 1) − 𝑁) = 1)
53 simprr 789 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → 1 ≤ 𝑏)
5452, 53eqbrtrd 4831 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → ((𝑁 + 1) − 𝑁) ≤ 𝑏)
5545, 47, 49, 54subled 10884 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → ((𝑁 + 1) − 𝑏) ≤ 𝑁)
5642zcnd 11730 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → (𝑁 + 1) ∈ ℂ)
57 zcn 11629 . . . . . . . . . . 11 (𝑏 ∈ ℤ → 𝑏 ∈ ℂ)
5857ad2antrl 719 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → 𝑏 ∈ ℂ)
5956, 58nncand 10651 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑏)) = 𝑏)
6059eqcomd 2771 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → 𝑏 = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑏)))
6144, 55, 60jca31 510 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)) → ((((𝑁 + 1) − 𝑏) ∈ ℤ ∧ ((𝑁 + 1) − 𝑏) ≤ 𝑁) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑏))))
6261adantrr 708 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ ((𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏) ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏))) → ((((𝑁 + 1) − 𝑏) ∈ ℤ ∧ ((𝑁 + 1) − 𝑏) ≤ 𝑁) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑏))))
63 eleq1 2832 . . . . . . . . 9 (𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏) → (𝑎 ∈ ℤ ↔ ((𝑁 + 1) − 𝑏) ∈ ℤ))
64 breq1 4812 . . . . . . . . 9 (𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏) → (𝑎𝑁 ↔ ((𝑁 + 1) − 𝑏) ≤ 𝑁))
6563, 64anbi12d 624 . . . . . . . 8 (𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏) → ((𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁) ↔ (((𝑁 + 1) − 𝑏) ∈ ℤ ∧ ((𝑁 + 1) − 𝑏) ≤ 𝑁)))
66 oveq2 6850 . . . . . . . . 9 (𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏) → ((𝑁 + 1) − 𝑎) = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑏)))
6766eqeq2d 2775 . . . . . . . 8 (𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏) → (𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎) ↔ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑏))))
6865, 67anbi12d 624 . . . . . . 7 (𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏) → (((𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎)) ↔ ((((𝑁 + 1) − 𝑏) ∈ ℤ ∧ ((𝑁 + 1) − 𝑏) ≤ 𝑁) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑏)))))
6968ad2antll 720 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ ((𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏) ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏))) → (((𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎)) ↔ ((((𝑁 + 1) − 𝑏) ∈ ℤ ∧ ((𝑁 + 1) − 𝑏) ≤ 𝑁) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − ((𝑁 + 1) − 𝑏)))))
7062, 69mpbird 248 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ ((𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏) ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏))) → ((𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎)))
7140, 70impbida 835 . . . 4 (𝑁 ∈ ℤ → (((𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎)) ↔ ((𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏) ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏))))
72 ellz1 38008 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑎 ∈ (ℤ ∖ (ℤ‘(𝑁 + 1))) ↔ (𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁)))
7372anbi1d 623 . . . 4 (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑎 ∈ (ℤ ∖ (ℤ‘(𝑁 + 1))) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎)) ↔ ((𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑎𝑁) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎))))
74 elnnz1 11650 . . . . . 6 (𝑏 ∈ ℕ ↔ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏))
7574a1i 11 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑏 ∈ ℕ ↔ (𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏)))
7675anbi1d 623 . . . 4 (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑏 ∈ ℕ ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏)) ↔ ((𝑏 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑏) ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏))))
7771, 73, 763bitr4d 302 . . 3 (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑎 ∈ (ℤ ∖ (ℤ‘(𝑁 + 1))) ∧ 𝑏 = ((𝑁 + 1) − 𝑎)) ↔ (𝑏 ∈ ℕ ∧ 𝑎 = ((𝑁 + 1) − 𝑏))))
783, 5, 7, 9, 77en2d 8196 . 2 (𝑁 ∈ ℤ → (ℤ ∖ (ℤ‘(𝑁 + 1))) ≈ ℕ)
79 nnenom 12987 . 2 ℕ ≈ ω
80 entr 8212 . 2 (((ℤ ∖ (ℤ‘(𝑁 + 1))) ≈ ℕ ∧ ℕ ≈ ω) → (ℤ ∖ (ℤ‘(𝑁 + 1))) ≈ ω)
8178, 79, 80sylancl 580 1 (𝑁 ∈ ℤ → (ℤ ∖ (ℤ‘(𝑁 + 1))) ≈ ω)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 197  wa 384   = wceq 1652  wcel 2155  Vcvv 3350  cdif 3729   class class class wbr 4809  cfv 6068  (class class class)co 6842  ωcom 7263  cen 8157  cc 10187  cr 10188  1c1 10190   + caddc 10192  cle 10329  cmin 10520  cn 11274  cz 11624  cuz 11886
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-inf2 8753  ax-cnex 10245  ax-resscn 10246  ax-1cn 10247  ax-icn 10248  ax-addcl 10249  ax-addrcl 10250  ax-mulcl 10251  ax-mulrcl 10252  ax-mulcom 10253  ax-addass 10254  ax-mulass 10255  ax-distr 10256  ax-i2m1 10257  ax-1ne0 10258  ax-1rid 10259  ax-rnegex 10260  ax-rrecex 10261  ax-cnre 10262  ax-pre-lttri 10263  ax-pre-lttrn 10264  ax-pre-ltadd 10265  ax-pre-mulgt0 10266
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-iun 4678  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-riota 6803  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-om 7264  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-er 7947  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-pnf 10330  df-mnf 10331  df-xr 10332  df-ltxr 10333  df-le 10334  df-sub 10522  df-neg 10523  df-nn 11275  df-n0 11539  df-z 11625  df-uz 11887
This theorem is referenced by:  diophin  38014  diophren  38055
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