Theorem peano5uzs 28421

Description: Peano's inductive postulate for upper surreal integers. (Contributed by Scott Fenton, 25-Jul-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
peano5uzs.1	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤs)
peano5uzs.2	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝐴)
peano5uzs.3	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝑥 +s 1s ) ∈ 𝐴)

Assertion

Ref	Expression
peano5uzs	⊢ (𝜑 → {𝑘 ∈ ℤs ∣ 𝑁 ≤s 𝑘} ⊆ 𝐴)

Distinct variable groups:   𝑘,𝑁,𝑥   𝜑,𝑥,𝑘   𝑥,𝐴

Allowed substitution hint:   𝐴(𝑘)

Proof of Theorem peano5uzs

Dummy variables 𝑛 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		breq2 5083	. . . 4 ⊢ (𝑘 = 𝑛 → (𝑁 ≤s 𝑘 ↔ 𝑁 ≤s 𝑛))
2	1	elrab 3636	. . 3 ⊢ (𝑛 ∈ {𝑘 ∈ ℤs ∣ 𝑁 ≤s 𝑘} ↔ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛))
3		zno 28399	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ℤs → 𝑛 ∈ No )
4	3	adantr 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛) → 𝑛 ∈ No )
5		peano5uzs.1	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤs)
6	5	znod 28400	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ No )
7		npcans 28092	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ No ∧ 𝑁 ∈ No ) → ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) = 𝑛)
8	4, 6, 7	syl2anr 603	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) = 𝑛)
9		simprl 776	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → 𝑛 ∈ ℤs)
10	5	adantr 481	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → 𝑁 ∈ ℤs)
11	9, 10	zsubscld 28413	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → (𝑛 -s 𝑁) ∈ ℤs)
12	3	adantl 482	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℤs) → 𝑛 ∈ No )
13	6	adantr 481	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℤs) → 𝑁 ∈ No )
14	12, 13	subsge0d 28117	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℤs) → ( 0s ≤s (𝑛 -s 𝑁) ↔ 𝑁 ≤s 𝑛))
15	14	biimpar 478	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℤs) ∧ 𝑁 ≤s 𝑛) → 0s ≤s (𝑛 -s 𝑁))
16	15	anasss 467	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → 0s ≤s (𝑛 -s 𝑁))
17	11, 16	jca 516	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → ((𝑛 -s 𝑁) ∈ ℤs ∧ 0s ≤s (𝑛 -s 𝑁)))
18		eln0zs 28417	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑛 -s 𝑁) ∈ ℕ0s ↔ ((𝑛 -s 𝑁) ∈ ℤs ∧ 0s ≤s (𝑛 -s 𝑁)))
19	17, 18	sylibr 235	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → (𝑛 -s 𝑁) ∈ ℕ0s)
20	19	ex 413	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛) → (𝑛 -s 𝑁) ∈ ℕ0s))
21		oveq1 7370	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 0s → (𝑧 +s 𝑁) = ( 0s +s 𝑁))
22	21	eleq1d 2825	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = 0s → ((𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴 ↔ ( 0s +s 𝑁) ∈ 𝐴))
23	22	imbi2d 341	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = 0s → ((𝜑 → (𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴) ↔ (𝜑 → ( 0s +s 𝑁) ∈ 𝐴)))
24		oveq1 7370	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (𝑧 +s 𝑁) = (𝑦 +s 𝑁))
25	24	eleq1d 2825	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → ((𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴 ↔ (𝑦 +s 𝑁) ∈ 𝐴))
26	25	imbi2d 341	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → ((𝜑 → (𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴) ↔ (𝜑 → (𝑦 +s 𝑁) ∈ 𝐴)))
27		oveq1 7370	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = (𝑦 +s 1s ) → (𝑧 +s 𝑁) = ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁))
28	27	eleq1d 2825	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = (𝑦 +s 1s ) → ((𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴 ↔ ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁) ∈ 𝐴))
29	28	imbi2d 341	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = (𝑦 +s 1s ) → ((𝜑 → (𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴) ↔ (𝜑 → ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁) ∈ 𝐴)))
30		oveq1 7370	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = (𝑛 -s 𝑁) → (𝑧 +s 𝑁) = ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁))
31	30	eleq1d 2825	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = (𝑛 -s 𝑁) → ((𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴 ↔ ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) ∈ 𝐴))
32	31	imbi2d 341	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = (𝑛 -s 𝑁) → ((𝜑 → (𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴) ↔ (𝜑 → ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) ∈ 𝐴)))
33		addslid 27985	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ No → ( 0s +s 𝑁) = 𝑁)
34	6, 33	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ( 0s +s 𝑁) = 𝑁)
35		peano5uzs.2	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝐴)
36	34, 35	eqeltrd 2840	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ( 0s +s 𝑁) ∈ 𝐴)
37		peano5uzs.3	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝑥 +s 1s ) ∈ 𝐴)
38	37	ralrimiva 3132	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑥 +s 1s ) ∈ 𝐴)
39		oveq1 7370	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑥 = (𝑦 +s 𝑁) → (𝑥 +s 1s ) = ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ))
40	39	eleq1d 2825	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑥 = (𝑦 +s 𝑁) → ((𝑥 +s 1s ) ∈ 𝐴 ↔ ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ) ∈ 𝐴))
41	40	rspccv 3564	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑥 +s 1s ) ∈ 𝐴 → ((𝑦 +s 𝑁) ∈ 𝐴 → ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ) ∈ 𝐴))
42	38, 41	syl 17	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 +s 𝑁) ∈ 𝐴 → ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ) ∈ 𝐴))
43	42	adantl 482	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → ((𝑦 +s 𝑁) ∈ 𝐴 → ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ) ∈ 𝐴))
44		n0no 28340	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ0s → 𝑦 ∈ No )
45	44	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → 𝑦 ∈ No )
46		1no 27827	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 1s ∈ No
47	46	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → 1s ∈ No )
48	6	adantl 482	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → 𝑁 ∈ No )
49	45, 47, 48	adds32d 28024	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁) = ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ))
50	49	eleq1d 2825	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → (((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁) ∈ 𝐴 ↔ ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ) ∈ 𝐴))
51	43, 50	sylibrd 260	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → ((𝑦 +s 𝑁) ∈ 𝐴 → ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁) ∈ 𝐴))
52	51	ex 413	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ0s → (𝜑 → ((𝑦 +s 𝑁) ∈ 𝐴 → ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁) ∈ 𝐴)))
53	52	a2d 29	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ0s → ((𝜑 → (𝑦 +s 𝑁) ∈ 𝐴) → (𝜑 → ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁) ∈ 𝐴)))
54	23, 26, 29, 32, 36, 53	n0sind 28350	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑛 -s 𝑁) ∈ ℕ0s → (𝜑 → ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) ∈ 𝐴))
55	54	com12 32	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝑛 -s 𝑁) ∈ ℕ0s → ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) ∈ 𝐴))
56	20, 55	syld 47	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛) → ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) ∈ 𝐴))
57	56	imp 407	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) ∈ 𝐴)
58	8, 57	eqeltrrd 2841	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → 𝑛 ∈ 𝐴)
59	58	ex 413	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛) → 𝑛 ∈ 𝐴))
60	2, 59	biimtrid 243	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ {𝑘 ∈ ℤs ∣ 𝑁 ≤s 𝑘} → 𝑛 ∈ 𝐴))
61	60	ssrdv 3928	1 ⊢ (𝜑 → {𝑘 ∈ ℤs ∣ 𝑁 ≤s 𝑘} ⊆ 𝐴)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1547   ∈ wcel 2119  ∀wral 3054  {crab 3392   ⊆ wss 3890   class class class wbr 5079  (class class class)co 7363   No csur 27628   ≤s cles 27733   0_s c0s 27822   1_s c1s 27823   +_s cadds 27976   -_s csubs 28037  ℕ_0scn0s 28329  ℤ_sczs 28395

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 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2712  ax-rep 5206  ax-sep 5225  ax-nul 5235  ax-pow 5301  ax-pr 5369  ax-un 7685

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2719  df-cleq 2732  df-clel 2815  df-nfc 2889  df-ne 2936  df-ral 3055  df-rex 3065  df-rmo 3345  df-reu 3346  df-rab 3393  df-v 3434  df-sbc 3731  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4269  df-if 4462  df-pw 4538  df-sn 4563  df-pr 4565  df-tp 4567  df-op 4569  df-ot 4571  df-uni 4846  df-int 4885  df-iun 4930  df-br 5080  df-opab 5142  df-mpt 5161  df-tr 5187  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-se 5579  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-riota 7320  df-ov 7366  df-oprab 7367  df-mpo 7368  df-om 7814  df-1st 7938  df-2nd 7939  df-frecs 8228  df-wrecs 8259  df-recs 8308  df-rdg 8346  df-1o 8402  df-2o 8403  df-nadd 8599  df-no 27631  df-lts 27632  df-bday 27633  df-les 27734  df-slts 27775  df-cuts 27777  df-0s 27824  df-1s 27825  df-made 27844  df-old 27845  df-left 27847  df-right 27848  df-norec 27955  df-norec2 27966  df-adds 27977  df-negs 28038  df-subs 28039  df-n0s 28331  df-nns 28332  df-zs 28396

This theorem is referenced by:  uzsind  28422