Theorem peano5uzs 28326

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 5095	. . . 4 ⊢ (𝑘 = 𝑛 → (𝑁 ≤s 𝑘 ↔ 𝑁 ≤s 𝑛))
2	1	elrab 3647	. . 3 ⊢ (𝑛 ∈ {𝑘 ∈ ℤs ∣ 𝑁 ≤s 𝑘} ↔ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛))
3		zno 28304	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ℤs → 𝑛 ∈ No )
4	3	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛) → 𝑛 ∈ No )
5		peano5uzs.1	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤs)
6	5	znod 28305	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ No )
7		npcans 28013	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ No ∧ 𝑁 ∈ No ) → ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) = 𝑛)
8	4, 6, 7	syl2anr 597	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) = 𝑛)
9		simprl 770	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → 𝑛 ∈ ℤs)
10	5	adantr 480	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → 𝑁 ∈ ℤs)
11	9, 10	zsubscld 28318	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → (𝑛 -s 𝑁) ∈ ℤs)
12	3	adantl 481	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℤs) → 𝑛 ∈ No )
13	6	adantr 480	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℤs) → 𝑁 ∈ No )
14	12, 13	subsge0d 28037	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℤs) → ( 0s ≤s (𝑛 -s 𝑁) ↔ 𝑁 ≤s 𝑛))
15	14	biimpar 477	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℤs) ∧ 𝑁 ≤s 𝑛) → 0s ≤s (𝑛 -s 𝑁))
16	15	anasss 466	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → 0s ≤s (𝑛 -s 𝑁))
17	11, 16	jca 511	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → ((𝑛 -s 𝑁) ∈ ℤs ∧ 0s ≤s (𝑛 -s 𝑁)))
18		eln0zs 28322	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑛 -s 𝑁) ∈ ℕ0s ↔ ((𝑛 -s 𝑁) ∈ ℤs ∧ 0s ≤s (𝑛 -s 𝑁)))
19	17, 18	sylibr 234	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → (𝑛 -s 𝑁) ∈ ℕ0s)
20	19	ex 412	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛) → (𝑛 -s 𝑁) ∈ ℕ0s))
21		oveq1 7353	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 0s → (𝑧 +s 𝑁) = ( 0s +s 𝑁))
22	21	eleq1d 2816	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = 0s → ((𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴 ↔ ( 0s +s 𝑁) ∈ 𝐴))
23	22	imbi2d 340	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = 0s → ((𝜑 → (𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴) ↔ (𝜑 → ( 0s +s 𝑁) ∈ 𝐴)))
24		oveq1 7353	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (𝑧 +s 𝑁) = (𝑦 +s 𝑁))
25	24	eleq1d 2816	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → ((𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴 ↔ (𝑦 +s 𝑁) ∈ 𝐴))
26	25	imbi2d 340	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → ((𝜑 → (𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴) ↔ (𝜑 → (𝑦 +s 𝑁) ∈ 𝐴)))
27		oveq1 7353	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = (𝑦 +s 1s ) → (𝑧 +s 𝑁) = ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁))
28	27	eleq1d 2816	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = (𝑦 +s 1s ) → ((𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴 ↔ ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁) ∈ 𝐴))
29	28	imbi2d 340	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = (𝑦 +s 1s ) → ((𝜑 → (𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴) ↔ (𝜑 → ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁) ∈ 𝐴)))
30		oveq1 7353	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = (𝑛 -s 𝑁) → (𝑧 +s 𝑁) = ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁))
31	30	eleq1d 2816	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = (𝑛 -s 𝑁) → ((𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴 ↔ ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) ∈ 𝐴))
32	31	imbi2d 340	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = (𝑛 -s 𝑁) → ((𝜑 → (𝑧 +s 𝑁) ∈ 𝐴) ↔ (𝜑 → ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) ∈ 𝐴)))
33		addslid 27909	. . . . . . . . . . 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 2831	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ( 0s +s 𝑁) ∈ 𝐴)
37		peano5uzs.3	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝑥 +s 1s ) ∈ 𝐴)
38	37	ralrimiva 3124	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑥 +s 1s ) ∈ 𝐴)
39		oveq1 7353	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑥 = (𝑦 +s 𝑁) → (𝑥 +s 1s ) = ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ))
40	39	eleq1d 2816	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑥 = (𝑦 +s 𝑁) → ((𝑥 +s 1s ) ∈ 𝐴 ↔ ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ) ∈ 𝐴))
41	40	rspccv 3574	. . . . . . . . . . . . . 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 481	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → ((𝑦 +s 𝑁) ∈ 𝐴 → ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ) ∈ 𝐴))
44		n0sno 28250	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ0s → 𝑦 ∈ No )
45	44	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → 𝑦 ∈ No )
46		1sno 27769	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 1s ∈ No
47	46	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → 1s ∈ No )
48	6	adantl 481	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → 𝑁 ∈ No )
49	45, 47, 48	adds32d 27948	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁) = ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ))
50	49	eleq1d 2816	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → (((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁) ∈ 𝐴 ↔ ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ) ∈ 𝐴))
51	43, 50	sylibrd 259	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → ((𝑦 +s 𝑁) ∈ 𝐴 → ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁) ∈ 𝐴))
52	51	ex 412	. . . . . . . . . 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 28259	. . . . . . . 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 406	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) ∈ 𝐴)
58	8, 57	eqeltrrd 2832	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → 𝑛 ∈ 𝐴)
59	58	ex 412	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛) → 𝑛 ∈ 𝐴))
60	2, 59	biimtrid 242	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ {𝑘 ∈ ℤs ∣ 𝑁 ≤s 𝑘} → 𝑛 ∈ 𝐴))
61	60	ssrdv 3940	1 ⊢ (𝜑 → {𝑘 ∈ ℤs ∣ 𝑁 ≤s 𝑘} ⊆ 𝐴)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1541   ∈ wcel 2111  ∀wral 3047  {crab 3395   ⊆ wss 3902   class class class wbr 5091  (class class class)co 7346   No csur 27576   ≤s csle 27681   0_s c0s 27764   1_s c1s 27765   +_s cadds 27900   -_s csubs 27960  ℕ_0scnn0s 28240  ℤ_sczs 28300

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5217  ax-sep 5234  ax-nul 5244  ax-pow 5303  ax-pr 5370  ax-un 7668

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4284  df-if 4476  df-pw 4552  df-sn 4577  df-pr 4579  df-tp 4581  df-op 4583  df-ot 4585  df-uni 4860  df-int 4898  df-iun 4943  df-br 5092  df-opab 5154  df-mpt 5173  df-tr 5199  df-id 5511  df-eprel 5516  df-po 5524  df-so 5525  df-fr 5569  df-se 5570  df-we 5571  df-xp 5622  df-rel 5623  df-cnv 5624  df-co 5625  df-dm 5626  df-rn 5627  df-res 5628  df-ima 5629  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-om 7797  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-1o 8385  df-2o 8386  df-nadd 8581  df-no 27579  df-slt 27580  df-bday 27581  df-sle 27682  df-sslt 27719  df-scut 27721  df-0s 27766  df-1s 27767  df-made 27786  df-old 27787  df-left 27789  df-right 27790  df-norec 27879  df-norec2 27890  df-adds 27901  df-negs 27961  df-subs 27962  df-n0s 28242  df-nns 28243  df-zs 28301

This theorem is referenced by:  uzsind  28327