Users' Mathboxes Mathbox for Ender Ting < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  natglobalincr Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem natglobalincr 47653
Description: Local monotonicity on half-open integer range implies global monotonicity. Inference form. (Contributed by Ender Ting, 23-Nov-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
natglobalincr.1 𝑘 ∈ (0..^𝑇)(𝐵𝑘) < (𝐵‘(𝑘 + 1))
natglobalincr.2 𝑇 ∈ ℤ
Assertion
Ref Expression
natglobalincr 𝑘 ∈ (0..^𝑇)∀𝑡 ∈ ((𝑘 + 1)...𝑇)(𝐵𝑘) < (𝐵𝑡)
Distinct variable groups:   𝐵,𝑘   𝑇,𝑘,𝑡
Allowed substitution hint:   𝐵(𝑡)

Proof of Theorem natglobalincr
Dummy variables 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 elfzoelz 13706 . . . . 5 (𝑘 ∈ (0..^𝑇) → 𝑘 ∈ ℤ)
21peano2zd 12721 . . . 4 (𝑘 ∈ (0..^𝑇) → (𝑘 + 1) ∈ ℤ)
3 natglobalincr.2 . . . 4 𝑇 ∈ ℤ
4 elfz1 13558 . . . 4 (((𝑘 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝑇 ∈ ℤ) → (𝑡 ∈ ((𝑘 + 1)...𝑇) ↔ (𝑡 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑡𝑡𝑇)))
52, 3, 4sylancl 598 . . 3 (𝑘 ∈ (0..^𝑇) → (𝑡 ∈ ((𝑘 + 1)...𝑇) ↔ (𝑡 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑡𝑡𝑇)))
6 fveq2 6885 . . . . 5 (𝑎 = (𝑘 + 1) → (𝐵𝑎) = (𝐵‘(𝑘 + 1)))
76breq2d 5123 . . . 4 (𝑎 = (𝑘 + 1) → ((𝐵𝑘) < (𝐵𝑎) ↔ (𝐵𝑘) < (𝐵‘(𝑘 + 1))))
8 fveq2 6885 . . . . 5 (𝑎 = 𝑏 → (𝐵𝑎) = (𝐵𝑏))
98breq2d 5123 . . . 4 (𝑎 = 𝑏 → ((𝐵𝑘) < (𝐵𝑎) ↔ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)))
10 fveq2 6885 . . . . 5 (𝑎 = (𝑏 + 1) → (𝐵𝑎) = (𝐵‘(𝑏 + 1)))
1110breq2d 5123 . . . 4 (𝑎 = (𝑏 + 1) → ((𝐵𝑘) < (𝐵𝑎) ↔ (𝐵𝑘) < (𝐵‘(𝑏 + 1))))
12 fveq2 6885 . . . . 5 (𝑎 = 𝑡 → (𝐵𝑎) = (𝐵𝑡))
1312breq2d 5123 . . . 4 (𝑎 = 𝑡 → ((𝐵𝑘) < (𝐵𝑎) ↔ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑡)))
14 natglobalincr.1 . . . . 5 𝑘 ∈ (0..^𝑇)(𝐵𝑘) < (𝐵‘(𝑘 + 1))
1514rspec 3258 . . . 4 (𝑘 ∈ (0..^𝑇) → (𝐵𝑘) < (𝐵‘(𝑘 + 1)))
16 df-br 5112 . . . . . . . 8 ((𝐵𝑘) < (𝐵𝑏) ↔ ⟨(𝐵𝑘), (𝐵𝑏)⟩ ∈ < )
17 ltrelxr 11287 . . . . . . . . 9 < ⊆ (ℝ* × ℝ*)
1817sseli 3934 . . . . . . . 8 (⟨(𝐵𝑘), (𝐵𝑏)⟩ ∈ < → ⟨(𝐵𝑘), (𝐵𝑏)⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*))
1916, 18sylbi 220 . . . . . . 7 ((𝐵𝑘) < (𝐵𝑏) → ⟨(𝐵𝑘), (𝐵𝑏)⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*))
20 opelxp1 5705 . . . . . . 7 (⟨(𝐵𝑘), (𝐵𝑏)⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*) → (𝐵𝑘) ∈ ℝ*)
2119, 20syl 18 . . . . . 6 ((𝐵𝑘) < (𝐵𝑏) → (𝐵𝑘) ∈ ℝ*)
22213ad2ant3 1153 . . . . 5 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → (𝐵𝑘) ∈ ℝ*)
23 opelxp2 5706 . . . . . . 7 (⟨(𝐵𝑘), (𝐵𝑏)⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*) → (𝐵𝑏) ∈ ℝ*)
2419, 23syl 18 . . . . . 6 ((𝐵𝑘) < (𝐵𝑏) → (𝐵𝑏) ∈ ℝ*)
25243ad2ant3 1153 . . . . 5 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → (𝐵𝑏) ∈ ℝ*)
26 0red 11228 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → 0 ∈ ℝ)
27 simp1 1154 . . . . . . . . 9 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → 𝑘 ∈ (0..^𝑇))
28 zre 12612 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℤ → 𝑘 ∈ ℝ)
29 peano2re 11400 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℝ → (𝑘 + 1) ∈ ℝ)
3027, 1, 28, 294syl 20 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → (𝑘 + 1) ∈ ℝ)
31 simp21 1225 . . . . . . . . 9 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → 𝑏 ∈ ℤ)
3231zred 12718 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → 𝑏 ∈ ℝ)
33 elfzole1 13715 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (0..^𝑇) → 0 ≤ 𝑘)
3428ltp1d 12162 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℤ → 𝑘 < (𝑘 + 1))
351, 34syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (0..^𝑇) → 𝑘 < (𝑘 + 1))
36 0red 11228 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℝ → 0 ∈ ℝ)
37 id 23 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℝ → 𝑘 ∈ ℝ)
3836, 37, 293jca 1146 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℝ → (0 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℝ ∧ (𝑘 + 1) ∈ ℝ))
39 leltletr 11318 . . . . . . . . . . 11 ((0 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℝ ∧ (𝑘 + 1) ∈ ℝ) → ((0 ≤ 𝑘𝑘 < (𝑘 + 1)) → 0 ≤ (𝑘 + 1)))
401, 28, 38, 394syl 20 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (0..^𝑇) → ((0 ≤ 𝑘𝑘 < (𝑘 + 1)) → 0 ≤ (𝑘 + 1)))
4133, 35, 40mp2and 712 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (0..^𝑇) → 0 ≤ (𝑘 + 1))
42413ad2ant1 1151 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → 0 ≤ (𝑘 + 1))
43 simp22 1226 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → (𝑘 + 1) ≤ 𝑏)
4426, 30, 32, 42, 43letrd 11384 . . . . . . 7 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → 0 ≤ 𝑏)
45 simp23 1227 . . . . . . 7 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → 𝑏 < 𝑇)
46 0zd 12620 . . . . . . . . . 10 (𝑏 ∈ ℤ → 0 ∈ ℤ)
473a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑏 ∈ ℤ → 𝑇 ∈ ℤ)
48 elfzo 13708 . . . . . . . . . 10 ((𝑏 ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ ∧ 𝑇 ∈ ℤ) → (𝑏 ∈ (0..^𝑇) ↔ (0 ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇)))
4946, 47, 48mpd3an23 1492 . . . . . . . . 9 (𝑏 ∈ ℤ → (𝑏 ∈ (0..^𝑇) ↔ (0 ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇)))
50 fveq2 6885 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑏 → (𝐵𝑘) = (𝐵𝑏))
51 fvoveq1 7442 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑏 → (𝐵‘(𝑘 + 1)) = (𝐵‘(𝑏 + 1)))
5250, 51breq12d 5124 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑏 → ((𝐵𝑘) < (𝐵‘(𝑘 + 1)) ↔ (𝐵𝑏) < (𝐵‘(𝑏 + 1))))
5352, 14vtoclri 3551 . . . . . . . . 9 (𝑏 ∈ (0..^𝑇) → (𝐵𝑏) < (𝐵‘(𝑏 + 1)))
5449, 53biimtrrdi 257 . . . . . . . 8 (𝑏 ∈ ℤ → ((0 ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) → (𝐵𝑏) < (𝐵‘(𝑏 + 1))))
5531, 54syl 18 . . . . . . 7 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → ((0 ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) → (𝐵𝑏) < (𝐵‘(𝑏 + 1))))
5644, 45, 55mp2and 712 . . . . . 6 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → (𝐵𝑏) < (𝐵‘(𝑏 + 1)))
57 df-br 5112 . . . . . . 7 ((𝐵𝑏) < (𝐵‘(𝑏 + 1)) ↔ ⟨(𝐵𝑏), (𝐵‘(𝑏 + 1))⟩ ∈ < )
5817sseli 3934 . . . . . . 7 (⟨(𝐵𝑏), (𝐵‘(𝑏 + 1))⟩ ∈ < → ⟨(𝐵𝑏), (𝐵‘(𝑏 + 1))⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*))
5957, 58sylbi 220 . . . . . 6 ((𝐵𝑏) < (𝐵‘(𝑏 + 1)) → ⟨(𝐵𝑏), (𝐵‘(𝑏 + 1))⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*))
60 opelxp2 5706 . . . . . 6 (⟨(𝐵𝑏), (𝐵‘(𝑏 + 1))⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*) → (𝐵‘(𝑏 + 1)) ∈ ℝ*)
6156, 59, 603syl 19 . . . . 5 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → (𝐵‘(𝑏 + 1)) ∈ ℝ*)
62 simp3 1156 . . . . 5 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏))
6322, 25, 61, 62, 56xrlttrd 13202 . . . 4 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑏 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑏𝑏 < 𝑇) ∧ (𝐵𝑘) < (𝐵𝑏)) → (𝐵𝑘) < (𝐵‘(𝑏 + 1)))
64 elfzoel2 13705 . . . 4 (𝑘 ∈ (0..^𝑇) → 𝑇 ∈ ℤ)
65 elfzop1le2 13720 . . . 4 (𝑘 ∈ (0..^𝑇) → (𝑘 + 1) ≤ 𝑇)
667, 9, 11, 13, 15, 63, 2, 64, 65fzindd 12716 . . 3 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ (𝑡 ∈ ℤ ∧ (𝑘 + 1) ≤ 𝑡𝑡𝑇)) → (𝐵𝑘) < (𝐵𝑡))
675, 66sylbida 604 . 2 ((𝑘 ∈ (0..^𝑇) ∧ 𝑡 ∈ ((𝑘 + 1)...𝑇)) → (𝐵𝑘) < (𝐵𝑡))
6867rgen2 3207 1 𝑘 ∈ (0..^𝑇)∀𝑡 ∈ ((𝑘 + 1)...𝑇)(𝐵𝑘) < (𝐵𝑡)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wb 209  wa 401  w3a 1103   = wceq 1570  wcel 2146  wral 3081  cop 4597   class class class wbr 5111   × cxp 5661  cfv 6540  (class class class)co 7419  cr 11116  0cc0 11117  1c1 11118   + caddc 11120  *cxr 11259   < clt 11260  cle 11261  cz 12608  ...cfz 13553  ..^cfzo 13701
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742  ax-cnex 11173  ax-resscn 11174  ax-1cn 11175  ax-icn 11176  ax-addcl 11177  ax-addrcl 11178  ax-mulcl 11179  ax-mulrcl 11180  ax-mulcom 11181  ax-addass 11182  ax-mulass 11183  ax-distr 11184  ax-i2m1 11185  ax-1ne0 11186  ax-1rid 11187  ax-rnegex 11188  ax-rrecex 11189  ax-cnre 11190  ax-pre-lttri 11191  ax-pre-lttrn 11192  ax-pre-ltadd 11193  ax-pre-mulgt0 11194
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4875  df-iun 4960  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-om 7869  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-er 8700  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-pnf 11262  df-mnf 11263  df-xr 11264  df-ltxr 11265  df-le 11266  df-sub 11460  df-neg 11461  df-nn 12251  df-n0 12522  df-z 12609  df-uz 12881  df-fz 13554  df-fzo 13702
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator