Theorem nnind 11370

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 11374 for an example of its use. See nn0ind 11800 for induction on nonnegative integers and uzind 11797, uzind4 12028 for induction on an arbitrary upper set of integers. See indstr 12039 for strong induction. See also nnindALT 11371. 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 11363	. . . . . 6 ⊢ 1 ∈ ℕ
2		nnind.5	. . . . . 6 ⊢ 𝜓
3		nnind.1	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 1 → (𝜑 ↔ 𝜓))
4	3	elrab 3585	. . . . . 6 ⊢ (1 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (1 ∈ ℕ ∧ 𝜓))
5	1, 2, 4	mpbir2an 704	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
6		elrabi 3580	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} → 𝑦 ∈ ℕ)
7		peano2nn 11364	. . . . . . . . . 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 604	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝜒) → ((𝑦 + 1) ∈ ℕ ∧ 𝜃)))
11		nnind.2	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝜑 ↔ 𝜒))
12	11	elrab 3585	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝜒))
13		nnind.3	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → (𝜑 ↔ 𝜃))
14	13	elrab 3585	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑦 + 1) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ ((𝑦 + 1) ∈ ℕ ∧ 𝜃))
15	10, 12, 14	3imtr4g 288	. . . . . . 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 3131	. . . . 5 ⊢ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} (𝑦 + 1) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
18		peano5nni 11353	. . . . 5 ⊢ ((1 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} (𝑦 + 1) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}) → ℕ ⊆ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑})
19	5, 17, 18	mp2an 685	. . . 4 ⊢ ℕ ⊆ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
20	19	sseli 3823	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ → 𝐴 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑})
21		nnind.4	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝜑 ↔ 𝜏))
22	21	elrab 3585	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝜏))
23	20, 22	sylib 210	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ → (𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝜏))
24	23	simprd 491	1 ⊢ (𝐴 ∈ ℕ → 𝜏)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 386   = wceq 1658   ∈ wcel 2166  ∀wral 3117  {crab 3121   ⊆ wss 3798  (class class class)co 6905  1c1 10253   + caddc 10255  ℕcn 11350

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1896  ax-4 1910  ax-5 2011  ax-6 2077  ax-7 2114  ax-8 2168  ax-9 2175  ax-10 2194  ax-11 2209  ax-12 2222  ax-13 2391  ax-ext 2803  ax-sep 5005  ax-nul 5013  ax-pow 5065  ax-pr 5127  ax-un 7209  ax-1cn 10310

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 881  df-3or 1114  df-3an 1115  df-tru 1662  df-ex 1881  df-nf 1885  df-sb 2070  df-mo 2605  df-eu 2640  df-clab 2812  df-cleq 2818  df-clel 2821  df-nfc 2958  df-ne 3000  df-ral 3122  df-rex 3123  df-reu 3124  df-rab 3126  df-v 3416  df-sbc 3663  df-csb 3758  df-dif 3801  df-un 3803  df-in 3805  df-ss 3812  df-pss 3814  df-nul 4145  df-if 4307  df-pw 4380  df-sn 4398  df-pr 4400  df-tp 4402  df-op 4404  df-uni 4659  df-iun 4742  df-br 4874  df-opab 4936  df-mpt 4953  df-tr 4976  df-id 5250  df-eprel 5255  df-po 5263  df-so 5264  df-fr 5301  df-we 5303  df-xp 5348  df-rel 5349  df-cnv 5350  df-co 5351  df-dm 5352  df-rn 5353  df-res 5354  df-ima 5355  df-pred 5920  df-ord 5966  df-on 5967  df-lim 5968  df-suc 5969  df-iota 6086  df-fun 6125  df-fn 6126  df-f 6127  df-f1 6128  df-fo 6129  df-f1o 6130  df-fv 6131  df-ov 6908  df-om 7327  df-wrecs 7672  df-recs 7734  df-rdg 7772  df-nn 11351

This theorem is referenced by:  nnindALT  11371  nn1m1nn  11372  nnaddcl  11374  nnmulcl  11375  nnmulclOLD  11376  nnge1  11380  nnne0  11386  nnsub  11395  nneo  11789  peano5uzi  11794  nn0ind-raph  11805  ser1const  13151  expcllem  13165  expeq0  13184  seqcoll  13537  relexpsucnnl  14149  relexpcnv  14152  relexprelg  14155  relexpnndm  14158  relexpaddnn  14168  climcndslem2  14956  sqrt2irr  15352  gcdmultiple  15642  rplpwr  15649  prmind2  15770  prmdvdsexp  15798  eulerthlem2  15858  pcmpt  15967  prmpwdvds  15979  vdwlem10  16065  mulgnnass  17928  imasdsf1olem  22548  ovolunlem1a  23662  ovolicc2lem3  23685  voliunlem1  23716  volsup  23722  dvexp  24115  plyco  24396  dgrcolem1  24428  vieta1  24466  emcllem6  25140  bposlem5  25426  2sqlem10  25566  dchrisum0flb  25612  iuninc  29926  nnindd  30113  ofldchr  30359  nexple  30616  esumfzf  30676  rrvsum  31062  subfacp1lem6  31713  cvmliftlem10  31822  bcprod  32166  faclimlem1  32171  incsequz  34086  bfplem1  34163  nnadd1com  38053  nnaddcom  38054  2nn0ind  38353  expmordi  38355  relexpxpnnidm  38836  relexpss1d  38838  iunrelexpmin1  38841  relexpmulnn  38842  trclrelexplem  38844  iunrelexpmin2  38845  relexp0a  38849  cotrcltrcl  38858  trclimalb2  38859  cotrclrcl  38875  inductionexd  39293  fmuldfeq  40610  dvnmptconst  40951  stoweidlem20  41031  wallispilem4  41079  wallispi2lem1  41082  wallispi2lem2  41083  dirkertrigeqlem1  41109  iccelpart  42257  nn0sumshdiglem2  43263