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

Theorem monoord 13403
Description: Ordering relation for a monotonic sequence, increasing case. (Contributed by NM, 13-Mar-2005.) (Revised by Mario Carneiro, 9-Feb-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
monoord.1 (𝜑𝑁 ∈ (ℤ𝑀))
monoord.2 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
monoord.3 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...(𝑁 − 1))) → (𝐹𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑘 + 1)))
Assertion
Ref Expression
monoord (𝜑 → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑁))
Distinct variable groups:   𝑘,𝐹   𝑘,𝑀   𝑘,𝑁   𝜑,𝑘

Proof of Theorem monoord
Dummy variables 𝑛 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 monoord.1 . . 3 (𝜑𝑁 ∈ (ℤ𝑀))
2 eluzfz2 12918 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑁 ∈ (𝑀...𝑁))
31, 2syl 17 . 2 (𝜑𝑁 ∈ (𝑀...𝑁))
4 eleq1 2903 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑀 → (𝑥 ∈ (𝑀...𝑁) ↔ 𝑀 ∈ (𝑀...𝑁)))
5 fveq2 6673 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑀 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑀))
65breq2d 5081 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑀 → ((𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑥) ↔ (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑀)))
74, 6imbi12d 347 . . . . 5 (𝑥 = 𝑀 → ((𝑥 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑥)) ↔ (𝑀 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑀))))
87imbi2d 343 . . . 4 (𝑥 = 𝑀 → ((𝜑 → (𝑥 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑥))) ↔ (𝜑 → (𝑀 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑀)))))
9 eleq1 2903 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑛 → (𝑥 ∈ (𝑀...𝑁) ↔ 𝑛 ∈ (𝑀...𝑁)))
10 fveq2 6673 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑛 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑛))
1110breq2d 5081 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑛 → ((𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑥) ↔ (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑛)))
129, 11imbi12d 347 . . . . 5 (𝑥 = 𝑛 → ((𝑥 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑥)) ↔ (𝑛 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑛))))
1312imbi2d 343 . . . 4 (𝑥 = 𝑛 → ((𝜑 → (𝑥 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑥))) ↔ (𝜑 → (𝑛 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑛)))))
14 eleq1 2903 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑛 + 1) → (𝑥 ∈ (𝑀...𝑁) ↔ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁)))
15 fveq2 6673 . . . . . . 7 (𝑥 = (𝑛 + 1) → (𝐹𝑥) = (𝐹‘(𝑛 + 1)))
1615breq2d 5081 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑛 + 1) → ((𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑥) ↔ (𝐹𝑀) ≤ (𝐹‘(𝑛 + 1))))
1714, 16imbi12d 347 . . . . 5 (𝑥 = (𝑛 + 1) → ((𝑥 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑥)) ↔ ((𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹‘(𝑛 + 1)))))
1817imbi2d 343 . . . 4 (𝑥 = (𝑛 + 1) → ((𝜑 → (𝑥 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑥))) ↔ (𝜑 → ((𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹‘(𝑛 + 1))))))
19 eleq1 2903 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑁 → (𝑥 ∈ (𝑀...𝑁) ↔ 𝑁 ∈ (𝑀...𝑁)))
20 fveq2 6673 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑁 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑁))
2120breq2d 5081 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑁 → ((𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑥) ↔ (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑁)))
2219, 21imbi12d 347 . . . . 5 (𝑥 = 𝑁 → ((𝑥 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑥)) ↔ (𝑁 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑁))))
2322imbi2d 343 . . . 4 (𝑥 = 𝑁 → ((𝜑 → (𝑥 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑥))) ↔ (𝜑 → (𝑁 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑁)))))
24 fveq2 6673 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑀 → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑀))
2524eleq1d 2900 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑀 → ((𝐹𝑘) ∈ ℝ ↔ (𝐹𝑀) ∈ ℝ))
26 monoord.2 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
2726ralrimiva 3185 . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)(𝐹𝑘) ∈ ℝ)
28 eluzfz1 12917 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑀 ∈ (𝑀...𝑁))
291, 28syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝑀 ∈ (𝑀...𝑁))
3025, 27, 29rspcdva 3628 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹𝑀) ∈ ℝ)
3130leidd 11209 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑀))
3231a1d 25 . . . 4 (𝜑 → (𝑀 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑀)))
33 peano2fzr 12923 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑛 ∈ (𝑀...𝑁))
3433adantl 484 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → 𝑛 ∈ (𝑀...𝑁))
3534expr 459 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ (ℤ𝑀)) → ((𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁) → 𝑛 ∈ (𝑀...𝑁)))
3635imim1d 82 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ (ℤ𝑀)) → ((𝑛 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑛)) → ((𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑛))))
37 fveq2 6673 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑛))
38 fvoveq1 7182 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → (𝐹‘(𝑘 + 1)) = (𝐹‘(𝑛 + 1)))
3937, 38breq12d 5082 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑛 → ((𝐹𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑘 + 1)) ↔ (𝐹𝑛) ≤ (𝐹‘(𝑛 + 1))))
40 monoord.3 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...(𝑁 − 1))) → (𝐹𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑘 + 1)))
4140ralrimiva 3185 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (𝑀...(𝑁 − 1))(𝐹𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑘 + 1)))
4241adantr 483 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → ∀𝑘 ∈ (𝑀...(𝑁 − 1))(𝐹𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑘 + 1)))
43 simprl 769 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → 𝑛 ∈ (ℤ𝑀))
44 eluzelz 12256 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑛 ∈ ℤ)
4543, 44syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → 𝑛 ∈ ℤ)
46 simprr 771 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))
47 elfzuz3 12908 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁) → 𝑁 ∈ (ℤ‘(𝑛 + 1)))
4846, 47syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → 𝑁 ∈ (ℤ‘(𝑛 + 1)))
49 eluzp1m1 12271 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘(𝑛 + 1))) → (𝑁 − 1) ∈ (ℤ𝑛))
5045, 48, 49syl2anc 586 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → (𝑁 − 1) ∈ (ℤ𝑛))
51 elfzuzb 12905 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ (𝑀...(𝑁 − 1)) ↔ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑁 − 1) ∈ (ℤ𝑛)))
5243, 50, 51sylanbrc 585 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → 𝑛 ∈ (𝑀...(𝑁 − 1)))
5339, 42, 52rspcdva 3628 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → (𝐹𝑛) ≤ (𝐹‘(𝑛 + 1)))
5430adantr 483 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → (𝐹𝑀) ∈ ℝ)
5537eleq1d 2900 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → ((𝐹𝑘) ∈ ℝ ↔ (𝐹𝑛) ∈ ℝ))
5627adantr 483 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → ∀𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)(𝐹𝑘) ∈ ℝ)
5755, 56, 34rspcdva 3628 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → (𝐹𝑛) ∈ ℝ)
58 fveq2 6673 . . . . . . . . 9 (𝑘 = (𝑛 + 1) → (𝐹𝑘) = (𝐹‘(𝑛 + 1)))
5958eleq1d 2900 . . . . . . . 8 (𝑘 = (𝑛 + 1) → ((𝐹𝑘) ∈ ℝ ↔ (𝐹‘(𝑛 + 1)) ∈ ℝ))
6059, 56, 46rspcdva 3628 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → (𝐹‘(𝑛 + 1)) ∈ ℝ)
61 letr 10737 . . . . . . 7 (((𝐹𝑀) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑛) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘(𝑛 + 1)) ∈ ℝ) → (((𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑛) ∧ (𝐹𝑛) ≤ (𝐹‘(𝑛 + 1))) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹‘(𝑛 + 1))))
6254, 57, 60, 61syl3anc 1367 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → (((𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑛) ∧ (𝐹𝑛) ≤ (𝐹‘(𝑛 + 1))) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹‘(𝑛 + 1))))
6353, 62mpan2d 692 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ (𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))) → ((𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑛) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹‘(𝑛 + 1))))
6436, 63animpimp2impd 842 . . . 4 (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) → ((𝜑 → (𝑛 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑛))) → (𝜑 → ((𝑛 + 1) ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹‘(𝑛 + 1))))))
658, 13, 18, 23, 32, 64uzind4i 12313 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → (𝜑 → (𝑁 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑁))))
661, 65mpcom 38 . 2 (𝜑 → (𝑁 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑁)))
673, 66mpd 15 1 (𝜑 → (𝐹𝑀) ≤ (𝐹𝑁))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 398   = wceq 1536  wcel 2113  wral 3141   class class class wbr 5069  cfv 6358  (class class class)co 7159  cr 10539  1c1 10541   + caddc 10543  cle 10679  cmin 10873  cz 11984  cuz 12246  ...cfz 12895
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 1910  ax-6 1969  ax-7 2014  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2176  ax-ext 2796  ax-sep 5206  ax-nul 5213  ax-pow 5269  ax-pr 5333  ax-un 7464  ax-cnex 10596  ax-resscn 10597  ax-1cn 10598  ax-icn 10599  ax-addcl 10600  ax-addrcl 10601  ax-mulcl 10602  ax-mulrcl 10603  ax-mulcom 10604  ax-addass 10605  ax-mulass 10606  ax-distr 10607  ax-i2m1 10608  ax-1ne0 10609  ax-1rid 10610  ax-rnegex 10611  ax-rrecex 10612  ax-cnre 10613  ax-pre-lttri 10614  ax-pre-lttrn 10615  ax-pre-ltadd 10616  ax-pre-mulgt0 10617
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1539  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2069  df-mo 2621  df-eu 2653  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2966  df-ne 3020  df-nel 3127  df-ral 3146  df-rex 3147  df-reu 3148  df-rab 3150  df-v 3499  df-sbc 3776  df-csb 3887  df-dif 3942  df-un 3944  df-in 3946  df-ss 3955  df-pss 3957  df-nul 4295  df-if 4471  df-pw 4544  df-sn 4571  df-pr 4573  df-tp 4575  df-op 4577  df-uni 4842  df-iun 4924  df-br 5070  df-opab 5132  df-mpt 5150  df-tr 5176  df-id 5463  df-eprel 5468  df-po 5477  df-so 5478  df-fr 5517  df-we 5519  df-xp 5564  df-rel 5565  df-cnv 5566  df-co 5567  df-dm 5568  df-rn 5569  df-res 5570  df-ima 5571  df-pred 6151  df-ord 6197  df-on 6198  df-lim 6199  df-suc 6200  df-iota 6317  df-fun 6360  df-fn 6361  df-f 6362  df-f1 6363  df-fo 6364  df-f1o 6365  df-fv 6366  df-riota 7117  df-ov 7162  df-oprab 7163  df-mpo 7164  df-om 7584  df-1st 7692  df-2nd 7693  df-wrecs 7950  df-recs 8011  df-rdg 8049  df-er 8292  df-en 8513  df-dom 8514  df-sdom 8515  df-pnf 10680  df-mnf 10681  df-xr 10682  df-ltxr 10683  df-le 10684  df-sub 10875  df-neg 10876  df-nn 11642  df-n0 11901  df-z 11985  df-uz 12247  df-fz 12896
This theorem is referenced by:  monoord2  13404  sermono  13405  climub  15021  isercolllem1  15024  climsup  15029  dvfsumlem3  24628  emcllem7  25582  lmdvg  31200  monoords  41570  iblspltprt  42264  itgspltprt  42270  fourierdlem11  42410  fourierdlem12  42411  fourierdlem15  42414  fourierdlem50  42448  fourierdlem79  42477
  Copyright terms: Public domain W3C validator