Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  vdwnnlem3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem vdwnnlem3 16332
 Description: Lemma for vdwnn 16333. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Sep-2014.) (Proof shortened by AV, 27-Sep-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
vdwnn.1 (𝜑𝑅 ∈ Fin)
vdwnn.2 (𝜑𝐹:ℕ⟶𝑅)
vdwnn.3 𝑆 = {𝑘 ∈ ℕ ∣ ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝑘 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})}
vdwnn.4 (𝜑 → ∀𝑐𝑅 𝑆 ≠ ∅)
Assertion
Ref Expression
vdwnnlem3 ¬ 𝜑
Distinct variable groups:   𝑎,𝑑,𝑘,𝑚,𝑐   𝜑,𝑎,𝑐,𝑑   𝑅,𝑎,𝑐,𝑑   𝐹,𝑎   𝑘,𝑐,𝐹,𝑑,𝑚   𝑆,𝑎,𝑑,𝑘,𝑚
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘,𝑚)   𝑅(𝑘,𝑚)   𝑆(𝑐)

Proof of Theorem vdwnnlem3
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 vdwnn.1 . . 3 (𝜑𝑅 ∈ Fin)
2 vdwnn.3 . . . . . . 7 𝑆 = {𝑘 ∈ ℕ ∣ ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝑘 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})}
32ssrab3 4056 . . . . . 6 𝑆 ⊆ ℕ
4 nnuz 12280 . . . . . . . 8 ℕ = (ℤ‘1)
53, 4sseqtri 4002 . . . . . . 7 𝑆 ⊆ (ℤ‘1)
6 vdwnn.4 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑐𝑅 𝑆 ≠ ∅)
76r19.21bi 3208 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐𝑅) → 𝑆 ≠ ∅)
8 infssuzcl 12331 . . . . . . 7 ((𝑆 ⊆ (ℤ‘1) ∧ 𝑆 ≠ ∅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑆)
95, 7, 8sylancr 589 . . . . . 6 ((𝜑𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑆)
103, 9sseldi 3964 . . . . 5 ((𝜑𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℕ)
1110nnred 11652 . . . 4 ((𝜑𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℝ)
1211ralrimiva 3182 . . 3 (𝜑 → ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℝ)
13 fimaxre3 11586 . . 3 ((𝑅 ∈ Fin ∧ ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℝ) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥)
141, 12, 13syl2anc 586 . 2 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥)
15 vdwnn.2 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹:ℕ⟶𝑅)
16 1nn 11648 . . . . . . . . 9 1 ∈ ℕ
17 ffvelrn 6848 . . . . . . . . 9 ((𝐹:ℕ⟶𝑅 ∧ 1 ∈ ℕ) → (𝐹‘1) ∈ 𝑅)
1815, 16, 17sylancl 588 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐹‘1) ∈ 𝑅)
1918ne0d 4300 . . . . . . 7 (𝜑𝑅 ≠ ∅)
2019adantr 483 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → 𝑅 ≠ ∅)
21 r19.2z 4439 . . . . . . 7 ((𝑅 ≠ ∅ ∧ ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥) → ∃𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥)
2221ex 415 . . . . . 6 (𝑅 ≠ ∅ → (∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ∃𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥))
2320, 22syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ∃𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥))
24 simplr 767 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → 𝑥 ∈ ℝ)
25 fllep1 13170 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ≤ ((⌊‘𝑥) + 1))
2624, 25syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → 𝑥 ≤ ((⌊‘𝑥) + 1))
2711adantlr 713 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℝ)
2824flcld 13167 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (⌊‘𝑥) ∈ ℤ)
2928peano2zd 12089 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℤ)
3029zred 12086 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℝ)
31 letr 10733 . . . . . . . . . 10 ((inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℝ) → ((inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥𝑥 ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)) → inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)))
3227, 24, 30, 31syl3anc 1367 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → ((inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥𝑥 ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)) → inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)))
3326, 32mpan2d 692 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)))
3410adantlr 713 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℕ)
3534nnzd 12085 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℤ)
36 eluz 12256 . . . . . . . . . 10 ((inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℤ) → (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ (ℤ‘inf(𝑆, ℝ, < )) ↔ inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)))
3735, 29, 36syl2anc 586 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ (ℤ‘inf(𝑆, ℝ, < )) ↔ inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ ((⌊‘𝑥) + 1)))
38 simpll 765 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → 𝜑)
399adantlr 713 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑆)
401, 15, 2vdwnnlem2 16331 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ (ℤ‘inf(𝑆, ℝ, < ))) → (inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑆 → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆))
4140impancom 454 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑆) → (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ (ℤ‘inf(𝑆, ℝ, < )) → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆))
4238, 39, 41syl2anc 586 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ (ℤ‘inf(𝑆, ℝ, < )) → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆))
4337, 42sylbird 262 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ ((⌊‘𝑥) + 1) → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆))
4433, 43syld 47 . . . . . . 7 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆))
453sseli 3962 . . . . . . . 8 (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆 → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ)
4645nnnn0d 11954 . . . . . . 7 (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆 → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0)
4744, 46syl6 35 . . . . . 6 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0))
4847rexlimdva 3284 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (∃𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0))
491adantr 483 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0) → 𝑅 ∈ Fin)
5015adantr 483 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0) → 𝐹:ℕ⟶𝑅)
51 simpr 487 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0) → ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0)
52 vdwnnlem1 16330 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅 ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
5349, 50, 51, 52syl3anc 1367 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
5453ex 415 . . . . . 6 (𝜑 → (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0 → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
5554adantr 483 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ0 → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
5623, 48, 553syld 60 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
57 oveq1 7162 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = ((⌊‘𝑥) + 1) → (𝑘 − 1) = (((⌊‘𝑥) + 1) − 1))
5857oveq2d 7171 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = ((⌊‘𝑥) + 1) → (0...(𝑘 − 1)) = (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1)))
5958raleqdv 3415 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = ((⌊‘𝑥) + 1) → (∀𝑚 ∈ (0...(𝑘 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}) ↔ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
60592rexbidv 3300 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = ((⌊‘𝑥) + 1) → (∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝑘 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}) ↔ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
6160notbid 320 . . . . . . . . 9 (𝑘 = ((⌊‘𝑥) + 1) → (¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝑘 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}) ↔ ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
6261, 2elrab2 3682 . . . . . . . 8 (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆 ↔ (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ ℕ ∧ ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
6362simprbi 499 . . . . . . 7 (((⌊‘𝑥) + 1) ∈ 𝑆 → ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
6444, 63syl6 35 . . . . . 6 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑐𝑅) → (inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
6564ralimdva 3177 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ∀𝑐𝑅 ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
66 ralnex 3236 . . . . 5 (∀𝑐𝑅 ¬ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}) ↔ ¬ ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
6765, 66syl6ib 253 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥 → ¬ ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(((⌊‘𝑥) + 1) − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
6856, 67pm2.65d 198 . . 3 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → ¬ ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥)
6968nrexdv 3270 . 2 (𝜑 → ¬ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑐𝑅 inf(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝑥)
7014, 69pm2.65i 196 1 ¬ 𝜑
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 398   = wceq 1533   ∈ wcel 2110   ≠ wne 3016  ∀wral 3138  ∃wrex 3139  {crab 3142   ⊆ wss 3935  ∅c0 4290  {csn 4566   class class class wbr 5065  ◡ccnv 5553   “ cima 5557  ⟶wf 6350  ‘cfv 6354  (class class class)co 7155  Fincfn 8508  infcinf 8904  ℝcr 10535  0cc0 10536  1c1 10537   + caddc 10539   · cmul 10541   < clt 10674   ≤ cle 10675   − cmin 10869  ℕcn 11637  ℕ0cn0 11896  ℤcz 11980  ℤ≥cuz 12242  ...cfz 12891  ⌊cfl 13159 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1907  ax-6 1966  ax-7 2011  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2173  ax-ext 2793  ax-rep 5189  ax-sep 5202  ax-nul 5209  ax-pow 5265  ax-pr 5329  ax-un 7460  ax-cnex 10592  ax-resscn 10593  ax-1cn 10594  ax-icn 10595  ax-addcl 10596  ax-addrcl 10597  ax-mulcl 10598  ax-mulrcl 10599  ax-mulcom 10600  ax-addass 10601  ax-mulass 10602  ax-distr 10603  ax-i2m1 10604  ax-1ne0 10605  ax-1rid 10606  ax-rnegex 10607  ax-rrecex 10608  ax-cnre 10609  ax-pre-lttri 10610  ax-pre-lttrn 10611  ax-pre-ltadd 10612  ax-pre-mulgt0 10613  ax-pre-sup 10614 This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1536  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2066  df-mo 2618  df-eu 2650  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3772  df-csb 3883  df-dif 3938  df-un 3940  df-in 3942  df-ss 3951  df-pss 3953  df-nul 4291  df-if 4467  df-pw 4540  df-sn 4567  df-pr 4569  df-tp 4571  df-op 4573  df-uni 4838  df-int 4876  df-iun 4920  df-br 5066  df-opab 5128  df-mpt 5146  df-tr 5172  df-id 5459  df-eprel 5464  df-po 5473  df-so 5474  df-fr 5513  df-we 5515  df-xp 5560  df-rel 5561  df-cnv 5562  df-co 5563  df-dm 5564  df-rn 5565  df-res 5566  df-ima 5567  df-pred 6147  df-ord 6193  df-on 6194  df-lim 6195  df-suc 6196  df-iota 6313  df-fun 6356  df-fn 6357  df-f 6358  df-f1 6359  df-fo 6360  df-f1o 6361  df-fv 6362  df-riota 7113  df-ov 7158  df-oprab 7159  df-mpo 7160  df-om 7580  df-1st 7688  df-2nd 7689  df-wrecs 7946  df-recs 8007  df-rdg 8045  df-1o 8101  df-2o 8102  df-oadd 8105  df-er 8288  df-map 8407  df-pm 8408  df-en 8509  df-dom 8510  df-sdom 8511  df-fin 8512  df-sup 8905  df-inf 8906  df-dju 9329  df-card 9367  df-pnf 10676  df-mnf 10677  df-xr 10678  df-ltxr 10679  df-le 10680  df-sub 10871  df-neg 10872  df-nn 11638  df-2 11699  df-n0 11897  df-xnn0 11967  df-z 11981  df-uz 12243  df-rp 12389  df-fz 12892  df-fl 13161  df-hash 13690  df-vdwap 16303  df-vdwmc 16304  df-vdwpc 16305 This theorem is referenced by:  vdwnn  16333
 Copyright terms: Public domain W3C validator