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

Theorem uzsind 28384
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 28361 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℤs𝑀 No )
3 slerflex 27739 . . . . . . . . 9 (𝑀 No 𝑀 ≤s 𝑀)
42, 3syl 17 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑀)
5 uzsind.5 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℤs𝜓)
61, 4, 5jca32 515 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℤs → (𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑀𝜓)))
7 breq2 5103 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑀 → (𝑀 ≤s 𝑗𝑀 ≤s 𝑀))
8 uzsind.1 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑀 → (𝜑𝜓))
97, 8anbi12d 633 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑀 → ((𝑀 ≤s 𝑗𝜑) ↔ (𝑀 ≤s 𝑀𝜓)))
109elrab 3647 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)} ↔ (𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑀𝜓)))
116, 10sylibr 234 . . . . . 6 (𝑀 ∈ ℤs𝑀 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)})
12 simpl 482 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒))) → 𝑀 ∈ ℤs)
13 simprl 771 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒))) → 𝑘 ∈ ℤs)
14 simprrl 781 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒))) → 𝑀 ≤s 𝑘)
15 simprrr 782 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒))) → 𝜒)
16 id 22 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs)
17 1zs 28370 . . . . . . . . . . . . 13 1s ∈ ℤs
1817a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℤs → 1s ∈ ℤs)
1916, 18zaddscld 28374 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℤs → (𝑘 +s 1s ) ∈ ℤs)
20193ad2ant2 1135 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → (𝑘 +s 1s ) ∈ ℤs)
2120adantr 480 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) ∧ 𝜒) → (𝑘 +s 1s ) ∈ ℤs)
2223ad2ant1 1134 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → 𝑀 No )
2319znod 28362 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℤs → (𝑘 +s 1s ) ∈ No )
24233ad2ant2 1135 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → (𝑘 +s 1s ) ∈ No )
25 zno 28361 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℤs𝑘 No )
26253ad2ant2 1135 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → 𝑘 No )
27 simp3 1139 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → 𝑀 ≤s 𝑘)
2825sltp1d 27997 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℤs𝑘 <s (𝑘 +s 1s ))
29283ad2ant2 1135 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → 𝑘 <s (𝑘 +s 1s ))
3022, 26, 24, 27, 29slelttrd 27737 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → 𝑀 <s (𝑘 +s 1s ))
3122, 24, 30sltled 27745 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → 𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s ))
3231adantr 480 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) ∧ 𝜒) → 𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s ))
33 uzsind.6 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) → (𝜒𝜃))
3433imp 406 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) ∧ 𝜒) → 𝜃)
3521, 32, 34jca32 515 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑘) ∧ 𝜒) → ((𝑘 +s 1s ) ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s ) ∧ 𝜃)))
3612, 13, 14, 15, 35syl31anc 1376 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒))) → ((𝑘 +s 1s ) ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s ) ∧ 𝜃)))
37 breq2 5103 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = 𝑘 → (𝑀 ≤s 𝑗𝑀 ≤s 𝑘))
38 uzsind.2 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = 𝑘 → (𝜑𝜒))
3937, 38anbi12d 633 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑘 → ((𝑀 ≤s 𝑗𝜑) ↔ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒)))
4039elrab 3647 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)} ↔ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒)))
4140anbi2i 624 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)}) ↔ (𝑀 ∈ ℤs ∧ (𝑘 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑘𝜒))))
42 breq2 5103 . . . . . . . . 9 (𝑗 = (𝑘 +s 1s ) → (𝑀 ≤s 𝑗𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s )))
43 uzsind.3 . . . . . . . . 9 (𝑗 = (𝑘 +s 1s ) → (𝜑𝜃))
4442, 43anbi12d 633 . . . . . . . 8 (𝑗 = (𝑘 +s 1s ) → ((𝑀 ≤s 𝑗𝜑) ↔ (𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s ) ∧ 𝜃)))
4544elrab 3647 . . . . . . 7 ((𝑘 +s 1s ) ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)} ↔ ((𝑘 +s 1s ) ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s (𝑘 +s 1s ) ∧ 𝜃)))
4636, 41, 453imtr4i 292 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤs𝑘 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)}) → (𝑘 +s 1s ) ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)})
471, 11, 46peano5uzs 28383 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℤs → {𝑤 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑤} ⊆ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)})
4847sseld 3933 . . . 4 (𝑀 ∈ ℤs → (𝑁 ∈ {𝑤 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑤} → 𝑁 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)}))
49 breq2 5103 . . . . 5 (𝑤 = 𝑁 → (𝑀 ≤s 𝑤𝑀 ≤s 𝑁))
5049elrab 3647 . . . 4 (𝑁 ∈ {𝑤 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑤} ↔ (𝑁 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑁))
51 breq2 5103 . . . . . 6 (𝑗 = 𝑁 → (𝑀 ≤s 𝑗𝑀 ≤s 𝑁))
52 uzsind.4 . . . . . 6 (𝑗 = 𝑁 → (𝜑𝜏))
5351, 52anbi12d 633 . . . . 5 (𝑗 = 𝑁 → ((𝑀 ≤s 𝑗𝜑) ↔ (𝑀 ≤s 𝑁𝜏)))
5453elrab 3647 . . . 4 (𝑁 ∈ {𝑗 ∈ ℤs ∣ (𝑀 ≤s 𝑗𝜑)} ↔ (𝑁 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑁𝜏)))
5548, 50, 543imtr3g 295 . . 3 (𝑀 ∈ ℤs → ((𝑁 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑁) → (𝑁 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑁𝜏))))
56553impib 1117 . 2 ((𝑀 ∈ ℤs𝑁 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑁) → (𝑁 ∈ ℤs ∧ (𝑀 ≤s 𝑁𝜏)))
5756simprrd 774 1 ((𝑀 ∈ ℤs𝑁 ∈ ℤs𝑀 ≤s 𝑁) → 𝜏)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395  w3a 1087   = wceq 1542  wcel 2114  {crab 3400   class class class wbr 5099  (class class class)co 7360   No csur 27611   <s cslt 27612   ≤s csle 27716   1s c1s 27804   +s cadds 27941  sczs 28357
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 5225  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7682
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 3062  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-tp 4586  df-op 4588  df-ot 4590  df-uni 4865  df-int 4904  df-iun 4949  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  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 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-2o 8400  df-nadd 8596  df-no 27614  df-slt 27615  df-bday 27616  df-sle 27717  df-sslt 27758  df-scut 27760  df-0s 27805  df-1s 27806  df-made 27825  df-old 27826  df-left 27828  df-right 27829  df-norec 27920  df-norec2 27931  df-adds 27942  df-negs 28003  df-subs 28004  df-n0s 28295  df-nns 28296  df-zs 28358
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator