MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  uzsind Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem uzsind 28422
Description: Induction on the upper surreal integers that start at 𝑀. (Contributed by Scott Fenton, 25-Jul-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
uzsind.1 (𝑗 = 𝑀 → (𝜑𝜓))
uzsind.2 (𝑗 = 𝑘 → (𝜑𝜒))
uzsind.3 (𝑗 = (𝑘 +s 1s ) → (𝜑𝜃))
uzsind.4 (𝑗 = 𝑁 → (𝜑𝜏))
uzsind.5 (𝑀 ∈ ℤs𝜓)
uzsind.6 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → (𝜒𝜃))
Assertion
Ref Expression
uzsind ((𝑀 ∈ ℤs𝑁 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑁) → 𝜏)
Distinct variable groups:   𝑗,𝑁   𝜓,𝑗   𝜒,𝑗   𝜃,𝑗   𝜏,𝑗   𝜑,𝑘   𝑗,𝑘,𝑀
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑗)   𝜓(𝑘)   𝜒(𝑘)   𝜃(𝑘)   𝜏(𝑘)   𝑁(𝑘)

Proof of Theorem uzsind
Dummy variable 𝑤 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 id 22 . . . . . 6 (𝑀 ∈ ℤs𝑀 ∈ ℤs)
2 zno 28399 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℤs𝑀 No )
3 lesid 27756 . . . . . . . . 9 (𝑀 No 𝑀 ≤s 𝑀)
42, 3syl 17 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑀)
5 uzsind.5 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℤs𝜓)
61, 4, 5jca32 520 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℤs → (𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑀𝜓)))
7 breq2 5083 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑀 → (𝑀 ≤s 𝑗𝑀 ≤s 𝑀))
8 uzsind.1 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑀 → (𝜑𝜓))
97, 8anbi12d 638 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑀 → ((𝑀 ≤s 𝑗𝜑) ↔ (𝑀 ≤s 𝑀𝜓)))
109elrab 3636 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)} ↔ (𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑀𝜓)))
116, 10sylibr 235 . . . . . 6 (𝑀 ∈ ℤs𝑀 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)})
12 simpl 483 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒))) → 𝑀 ∈ ℤs)
13 simprl 776 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒))) → 𝑘 ∈ ℤs)
14 simprrl 786 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒))) → 𝑀 ≤s 𝑘)
15 simprrr 787 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒))) → 𝜒)
16 id 22 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs)
17 1zs 28408 . . . . . . . . . . . . 13 1s ∈ ℤs
1817a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℤs → 1s ∈ ℤs)
1916, 18zaddscld 28412 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℤs → (𝑘 +s 1s ) ∈ ℤs)
20193ad2ant2 1140 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → (𝑘 +s 1s ) ∈ ℤs)
2120adantr 481 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) ∧ 𝜒) → (𝑘 +s 1s ) ∈ ℤs)
2223ad2ant1 1139 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → 𝑀 No )
2319znod 28400 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℤs → (𝑘 +s 1s ) ∈ No )
24233ad2ant2 1140 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → (𝑘 +s 1s ) ∈ No )
25 zno 28399 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℤs𝑘 No )
26253ad2ant2 1140 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → 𝑘 No )
27 simp3 1144 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → 𝑀 ≤s 𝑘)
2825ltsp1d 28032 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℤs𝑘 <s (𝑘 +s 1s ))
29283ad2ant2 1140 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → 𝑘 <s (𝑘 +s 1s ))
3022, 26, 24, 27, 29leltstrd 27754 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → 𝑀 <s (𝑘 +s 1s ))
3122, 24, 30ltlesd 27762 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → 𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s ))
3231adantr 481 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) ∧ 𝜒) → 𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s ))
33 uzsind.6 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → (𝜒𝜃))
3433imp 407 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) ∧ 𝜒) → 𝜃)
3521, 32, 34jca32 520 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) ∧ 𝜒) → ((𝑘 +s 1s ) ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s ) ∧ 𝜃)))
3612, 13, 14, 15, 35syl31anc 1381 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒))) → ((𝑘 +s 1s ) ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s ) ∧ 𝜃)))
37 breq2 5083 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = 𝑘 → (𝑀 ≤s 𝑗𝑀 ≤s 𝑘))
38 uzsind.2 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = 𝑘 → (𝜑𝜒))
3937, 38anbi12d 638 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑘 → ((𝑀 ≤s 𝑗𝜑) ↔ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒)))
4039elrab 3636 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)} ↔ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒)))
4140anbi2i 629 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)}) ↔ (𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒))))
42 breq2 5083 . . . . . . . . 9 (𝑗 = (𝑘 +s 1s ) → (𝑀 ≤s 𝑗𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s )))
43 uzsind.3 . . . . . . . . 9 (𝑗 = (𝑘 +s 1s ) → (𝜑𝜃))
4442, 43anbi12d 638 . . . . . . . 8 (𝑗 = (𝑘 +s 1s ) → ((𝑀 ≤s 𝑗𝜑) ↔ (𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s ) ∧ 𝜃)))
4544elrab 3636 . . . . . . 7 ((𝑘 +s 1s ) ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)} ↔ ((𝑘 +s 1s ) ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s ) ∧ 𝜃)))
4636, 41, 453imtr4i 293 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)}) → (𝑘 +s 1s ) ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)})
471, 11, 46peano5uzs 28421 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℤs → {𝑤 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑤} ⊆ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)})
4847sseld 3921 . . . 4 (𝑀 ∈ ℤs → (𝑁 ∈ {𝑤 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑤} → 𝑁 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)}))
49 breq2 5083 . . . . 5 (𝑤 = 𝑁 → (𝑀 ≤s 𝑤𝑀 ≤s 𝑁))
5049elrab 3636 . . . 4 (𝑁 ∈ {𝑤 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑤} ↔ (𝑁 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑁))
51 breq2 5083 . . . . . 6 (𝑗 = 𝑁 → (𝑀 ≤s 𝑗𝑀 ≤s 𝑁))
52 uzsind.4 . . . . . 6 (𝑗 = 𝑁 → (𝜑𝜏))
5351, 52anbi12d 638 . . . . 5 (𝑗 = 𝑁 → ((𝑀 ≤s 𝑗𝜑) ↔ (𝑀 ≤s 𝑁𝜏)))
5453elrab 3636 . . . 4 (𝑁 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)} ↔ (𝑁 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑁𝜏)))
5548, 50, 543imtr3g 296 . . 3 (𝑀 ∈ ℤs → ((𝑁 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑁) → (𝑁 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑁𝜏))))
56553impib 1122 . 2 ((𝑀 ∈ ℤs𝑁 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑁) → (𝑁 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑁𝜏)))
5756simprrd 779 1 ((𝑀 ∈ ℤs𝑁 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑁) → 𝜏)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 207  wa 396  w3a 1092   = wceq 1547  wcel 2119  {crab 3392   class class class wbr 5079  (class class class)co 7363   No csur 27628   <s clts 27629   ≤s cles 27733   1s c1s 27823   +s cadds 27976  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: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator