Theorem peano5uzs 28412

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 5104	. . . 4 ⊢ (𝑘 = 𝑛 → (𝑁 ≤s 𝑘 ↔ 𝑁 ≤s 𝑛))
2	1	elrab 3648	. . 3 ⊢ (𝑛 ∈ {𝑘 ∈ ℤs ∣ 𝑁 ≤s 𝑘} ↔ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛))
3		zno 28390	. . . . . . 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 28391	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ No )
7		npcans 28083	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ No ∧ 𝑁 ∈ No ) → ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) = 𝑛)
8	4, 6, 7	syl2anr 598	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤs ∧ 𝑁 ≤s 𝑛)) → ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁) = 𝑛)
9		simprl 771	. . . . . . . . . . 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 28404	. . . . . . . . . 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 28108	. . . . . . . . . . . 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 28408	. . . . . . . . 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 7375	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 0s → (𝑧 +s 𝑁) = ( 0s +s 𝑁))
22	21	eleq1d 2822	. . . . . . . . . 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 7375	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (𝑧 +s 𝑁) = (𝑦 +s 𝑁))
25	24	eleq1d 2822	. . . . . . . . . 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 7375	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = (𝑦 +s 1s ) → (𝑧 +s 𝑁) = ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁))
28	27	eleq1d 2822	. . . . . . . . . 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 7375	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = (𝑛 -s 𝑁) → (𝑧 +s 𝑁) = ((𝑛 -s 𝑁) +s 𝑁))
31	30	eleq1d 2822	. . . . . . . . . 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 27976	. . . . . . . . . . 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 2837	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ( 0s +s 𝑁) ∈ 𝐴)
37		peano5uzs.3	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝑥 +s 1s ) ∈ 𝐴)
38	37	ralrimiva 3130	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑥 +s 1s ) ∈ 𝐴)
39		oveq1 7375	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑥 = (𝑦 +s 𝑁) → (𝑥 +s 1s ) = ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ))
40	39	eleq1d 2822	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑥 = (𝑦 +s 𝑁) → ((𝑥 +s 1s ) ∈ 𝐴 ↔ ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ) ∈ 𝐴))
41	40	rspccv 3575	. . . . . . . . . . . . . 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		n0no 28331	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ0s → 𝑦 ∈ No )
45	44	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → 𝑦 ∈ No )
46		1no 27818	. . . . . . . . . . . . . . 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 28015	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ0s ∧ 𝜑) → ((𝑦 +s 1s ) +s 𝑁) = ((𝑦 +s 𝑁) +s 1s ))
50	49	eleq1d 2822	. . . . . . . . . . . 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 28341	. . . . . . . 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 2838	. . . 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 3941	1 ⊢ (𝜑 → {𝑘 ∈ ℤs ∣ 𝑁 ≤s 𝑘} ⊆ 𝐴)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  ∀wral 3052  {crab 3401   ⊆ wss 3903   class class class wbr 5100  (class class class)co 7368   No csur 27619   ≤s cles 27724   0_s c0s 27813   1_s c1s 27814   +_s cadds 27967   -_s csubs 28028  ℕ_0scn0s 28320  ℤ_sczs 28386

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5226  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3352  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-tp 4587  df-op 4589  df-ot 4591  df-uni 4866  df-int 4905  df-iun 4950  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-se 5586  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-riota 7325  df-ov 7371  df-oprab 7372  df-mpo 7373  df-om 7819  df-1st 7943  df-2nd 7944  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-1o 8407  df-2o 8408  df-nadd 8604  df-no 27622  df-lts 27623  df-bday 27624  df-les 27725  df-slts 27766  df-cuts 27768  df-0s 27815  df-1s 27816  df-made 27835  df-old 27836  df-left 27838  df-right 27839  df-norec 27946  df-norec2 27957  df-adds 27968  df-negs 28029  df-subs 28030  df-n0s 28322  df-nns 28323  df-zs 28387

This theorem is referenced by:  uzsind  28413