Theorem nnind 11747

Description: Principle of Mathematical Induction (inference schema). The first four hypotheses give us the substitution instances we need; the last two are the basis and the induction step. See nnaddcl 11752 for an example of its use. See nn0ind 12171 for induction on nonnegative integers and uzind 12168, uzind4 12401 for induction on an arbitrary upper set of integers. See indstr 12411 for strong induction. See also nnindALT 11748. This is an alternative for Metamath 100 proof #74. (Contributed by NM, 10-Jan-1997.) (Revised by Mario Carneiro, 16-Jun-2013.)

Hypotheses

Ref	Expression
nnind.1	⊢ (𝑥 = 1 → (𝜑 ↔ 𝜓))
nnind.2	⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝜑 ↔ 𝜒))
nnind.3	⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → (𝜑 ↔ 𝜃))
nnind.4	⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝜑 ↔ 𝜏))
nnind.5	⊢ 𝜓
nnind.6	⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (𝜒 → 𝜃))

Assertion

Ref	Expression
nnind	⊢ (𝐴 ∈ ℕ → 𝜏)

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦   𝑥,𝐴   𝜓,𝑥   𝜒,𝑥   𝜃,𝑥   𝜏,𝑥   𝜑,𝑦

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝜓(𝑦)   𝜒(𝑦)   𝜃(𝑦)   𝜏(𝑦)   𝐴(𝑦)

Proof of Theorem nnind

Step	Hyp	Ref	Expression
1		1nn 11740	. . . . . 6 ⊢ 1 ∈ ℕ
2		nnind.5	. . . . . 6 ⊢ 𝜓
3		nnind.1	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 1 → (𝜑 ↔ 𝜓))
4	3	elrab 3593	. . . . . 6 ⊢ (1 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (1 ∈ ℕ ∧ 𝜓))
5	1, 2, 4	mpbir2an 711	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
6		elrabi 3587	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} → 𝑦 ∈ ℕ)
7		peano2nn 11741	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (𝑦 + 1) ∈ ℕ)
8	7	a1d 25	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (𝑦 ∈ ℕ → (𝑦 + 1) ∈ ℕ))
9		nnind.6	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (𝜒 → 𝜃))
10	8, 9	anim12d 612	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝜒) → ((𝑦 + 1) ∈ ℕ ∧ 𝜃)))
11		nnind.2	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝜑 ↔ 𝜒))
12	11	elrab 3593	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝜒))
13		nnind.3	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → (𝜑 ↔ 𝜃))
14	13	elrab 3593	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑦 + 1) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ ((𝑦 + 1) ∈ ℕ ∧ 𝜃))
15	10, 12, 14	3imtr4g 299	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} → (𝑦 + 1) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}))
16	6, 15	mpcom 38	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} → (𝑦 + 1) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑})
17	16	rgen 3064	. . . . 5 ⊢ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} (𝑦 + 1) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
18		peano5nni 11732	. . . . 5 ⊢ ((1 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} (𝑦 + 1) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}) → ℕ ⊆ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑})
19	5, 17, 18	mp2an 692	. . . 4 ⊢ ℕ ⊆ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
20	19	sseli 3883	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ → 𝐴 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑})
21		nnind.4	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝜑 ↔ 𝜏))
22	21	elrab 3593	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝜏))
23	20, 22	sylib 221	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ → (𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝜏))
24	23	simprd 499	1 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ → 𝜏)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  ∀wral 3054  {crab 3058   ⊆ wss 3853  (class class class)co 7183  1c1 10629   + caddc 10631  ℕcn 11729

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1975  ax-7 2020  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2711  ax-sep 5177  ax-nul 5184  ax-pr 5306  ax-un 7492  ax-1cn 10686

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2075  df-mo 2541  df-eu 2571  df-clab 2718  df-cleq 2731  df-clel 2812  df-nfc 2882  df-ne 2936  df-ral 3059  df-rex 3060  df-reu 3061  df-rab 3063  df-v 3402  df-sbc 3686  df-csb 3801  df-dif 3856  df-un 3858  df-in 3860  df-ss 3870  df-pss 3872  df-nul 4222  df-if 4425  df-pw 4500  df-sn 4527  df-pr 4529  df-tp 4531  df-op 4533  df-uni 4807  df-iun 4893  df-br 5041  df-opab 5103  df-mpt 5121  df-tr 5147  df-id 5439  df-eprel 5444  df-po 5452  df-so 5453  df-fr 5493  df-we 5495  df-xp 5541  df-rel 5542  df-cnv 5543  df-co 5544  df-dm 5545  df-rn 5546  df-res 5547  df-ima 5548  df-pred 6139  df-ord 6186  df-on 6187  df-lim 6188  df-suc 6189  df-iota 6308  df-fun 6352  df-fn 6353  df-f 6354  df-f1 6355  df-fo 6356  df-f1o 6357  df-fv 6358  df-ov 7186  df-om 7613  df-wrecs 7989  df-recs 8050  df-rdg 8088  df-nn 11730

This theorem is referenced by:  nnindALT  11748  nnindd  11749  nn1m1nn  11750  nnaddcl  11752  nnmulcl  11753  nnge1  11757  nnne0  11763  nnsub  11773  nneo  12160  peano5uzi  12165  nn0ind-raph  12176  ser1const  13531  expcllem  13545  expeq0  13564  expmordi  13636  seqcoll  13929  relexpsucnnl  14492  relexpcnv  14497  relexprelg  14500  relexpnndm  14503  relexpaddnn  14513  climcndslem2  15311  sqrt2irr  15707  gcdmultipleOLD  16009  rplpwr  16016  prmind2  16139  prmdvdsexp  16169  eulerthlem2  16232  pcmpt  16341  prmpwdvds  16353  vdwlem10  16439  mulgnnass  18393  imasdsf1olem  23139  ovolunlem1a  24261  ovolicc2lem3  24284  voliunlem1  24315  volsup  24321  dvexp  24718  plyco  25003  dgrcolem1  25035  vieta1  25073  emcllem6  25751  bposlem5  26037  2sqlem10  26177  dchrisum0flb  26259  iuninc  30487  ofldchr  31103  nexple  31560  esumfzf  31620  rrvsum  32004  subfacp1lem6  32731  cvmliftlem10  32840  bcprod  33290  faclimlem1  33295  incsequz  35562  bfplem1  35636  nnn1suc  39913  nnadd1com  39914  nnaddcom  39915  nnadddir  39917  nnmul1com  39918  nnmulcom  39919  2nn0ind  40380  relexpxpnnidm  40898  relexpss1d  40900  iunrelexpmin1  40903  relexpmulnn  40904  trclrelexplem  40906  iunrelexpmin2  40907  relexp0a  40911  cotrcltrcl  40920  trclimalb2  40921  cotrclrcl  40937  inductionexd  41352  fmuldfeq  42707  dvnmptconst  43065  stoweidlem20  43144  wallispilem4  43192  wallispi2lem1  43195  wallispi2lem2  43196  dirkertrigeqlem1  43222  iccelpart  44467  nn0sumshdiglem2  45550