Theorem uzind 8458

Description: Induction on the upper integers that start at M. The first four hypotheses give us the substitution instances we need; the last two are the basis and the induction step. (Contributed by NM, 5-Jul-2005.)

Hypotheses

Ref	Expression
uzind.1	|- ( j = M -> ( ph <-> ps ) )
uzind.2	|- ( j = k -> ( ph <-> ch ) )
uzind.3	|- ( j = ( k + 1 ) -> ( ph <-> th ) )
uzind.4	|- ( j = N -> ( ph <-> ta ) )
uzind.5	|- ( M e. ZZ -> ps )
uzind.6	|- ( ( M e. ZZ /\ k e. ZZ /\ M <_ k ) -> ( ch -> th ) )

Assertion

Ref	Expression
uzind	|- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ /\ M <_ N ) -> ta )

Distinct variable groups:   j, N   ps, j   ch, j   th, j   ta, j   ph, k   j, k, M

Allowed substitution hints:   ph( j)   ps( k)   ch( k)   th( k)   ta( k)   N( k)

Proof of Theorem uzind

Dummy variable w is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		zre 8355	. . . . . . . . . . 11 |- ( M e. ZZ -> M e. RR )
2	1	leidd 7615	. . . . . . . . . 10 |- ( M e. ZZ -> M <_ M )
3		uzind.5	. . . . . . . . . 10 |- ( M e. ZZ -> ps )
4	2, 3	jca 300	. . . . . . . . 9 |- ( M e. ZZ -> ( M <_ M /\ ps ) )
5	4	ancli 316	. . . . . . . 8 |- ( M e. ZZ -> ( M e. ZZ /\ ( M <_ M /\ ps ) ) )
6		breq2 3789	. . . . . . . . . 10 |- ( j = M -> ( M <_ j <-> M <_ M ) )
7		uzind.1	. . . . . . . . . 10 |- ( j = M -> ( ph <-> ps ) )
8	6, 7	anbi12d 456	. . . . . . . . 9 |- ( j = M -> ( ( M <_ j /\ ph ) <-> ( M <_ M /\ ps ) ) )
9	8	elrab 2749	. . . . . . . 8 |- ( M e. { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } <-> ( M e. ZZ /\ ( M <_ M /\ ps ) ) )
10	5, 9	sylibr 132	. . . . . . 7 |- ( M e. ZZ -> M e. { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } )
11		peano2z 8387	. . . . . . . . . . . 12 |- ( k e. ZZ -> ( k + 1 ) e. ZZ )
12	11	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 |- ( M e. ZZ -> ( k e. ZZ -> ( k + 1 ) e. ZZ ) )
13	12	adantrd 273	. . . . . . . . . 10 |- ( M e. ZZ -> ( ( k e. ZZ /\ ( M <_ k /\ ch ) ) -> ( k + 1 ) e. ZZ ) )
14		zre 8355	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( k e. ZZ -> k e. RR )
15		ltp1 7922	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( k e. RR -> k < ( k + 1 ) )
16	15	adantl 271	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( M e. RR /\ k e. RR ) -> k < ( k + 1 ) )
17		peano2re 7244	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( k e. RR -> ( k + 1 ) e. RR )
18	17	ancli 316	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( k e. RR -> ( k e. RR /\ ( k + 1 ) e. RR ) )
19		lelttr 7199	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( M e. RR /\ k e. RR /\ ( k + 1 ) e. RR ) -> ( ( M <_ k /\ k < ( k + 1 ) ) -> M < ( k + 1 ) ) )
20	19	3expb 1139	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( M e. RR /\ ( k e. RR /\ ( k + 1 ) e. RR ) ) -> ( ( M <_ k /\ k < ( k + 1 ) ) -> M < ( k + 1 ) ) )
21	18, 20	sylan2 280	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( M e. RR /\ k e. RR ) -> ( ( M <_ k /\ k < ( k + 1 ) ) -> M < ( k + 1 ) ) )
22	16, 21	mpan2d 418	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( M e. RR /\ k e. RR ) -> ( M <_ k -> M < ( k + 1 ) ) )
23		ltle 7198	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( M e. RR /\ ( k + 1 ) e. RR ) -> ( M < ( k + 1 ) -> M <_ ( k + 1 ) ) )
24	17, 23	sylan2 280	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( M e. RR /\ k e. RR ) -> ( M < ( k + 1 ) -> M <_ ( k + 1 ) ) )
25	22, 24	syld 44	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( M e. RR /\ k e. RR ) -> ( M <_ k -> M <_ ( k + 1 ) ) )
26	1, 14, 25	syl2an 283	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( M e. ZZ /\ k e. ZZ ) -> ( M <_ k -> M <_ ( k + 1 ) ) )
27	26	adantrd 273	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( M e. ZZ /\ k e. ZZ ) -> ( ( M <_ k /\ ch ) -> M <_ ( k + 1 ) ) )
28	27	expimpd 355	. . . . . . . . . . 11 |- ( M e. ZZ -> ( ( k e. ZZ /\ ( M <_ k /\ ch ) ) -> M <_ ( k + 1 ) ) )
29		uzind.6	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( M e. ZZ /\ k e. ZZ /\ M <_ k ) -> ( ch -> th ) )
30	29	3exp 1137	. . . . . . . . . . . 12 |- ( M e. ZZ -> ( k e. ZZ -> ( M <_ k -> ( ch -> th ) ) ) )
31	30	imp4d 344	. . . . . . . . . . 11 |- ( M e. ZZ -> ( ( k e. ZZ /\ ( M <_ k /\ ch ) ) -> th ) )
32	28, 31	jcad 301	. . . . . . . . . 10 |- ( M e. ZZ -> ( ( k e. ZZ /\ ( M <_ k /\ ch ) ) -> ( M <_ ( k + 1 ) /\ th ) ) )
33	13, 32	jcad 301	. . . . . . . . 9 |- ( M e. ZZ -> ( ( k e. ZZ /\ ( M <_ k /\ ch ) ) -> ( ( k + 1 ) e. ZZ /\ ( M <_ ( k + 1 ) /\ th ) ) ) )
34		breq2 3789	. . . . . . . . . . 11 |- ( j = k -> ( M <_ j <-> M <_ k ) )
35		uzind.2	. . . . . . . . . . 11 |- ( j = k -> ( ph <-> ch ) )
36	34, 35	anbi12d 456	. . . . . . . . . 10 |- ( j = k -> ( ( M <_ j /\ ph ) <-> ( M <_ k /\ ch ) ) )
37	36	elrab 2749	. . . . . . . . 9 |- ( k e. { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } <-> ( k e. ZZ /\ ( M <_ k /\ ch ) ) )
38		breq2 3789	. . . . . . . . . . 11 |- ( j = ( k + 1 ) -> ( M <_ j <-> M <_ ( k + 1 ) ) )
39		uzind.3	. . . . . . . . . . 11 |- ( j = ( k + 1 ) -> ( ph <-> th ) )
40	38, 39	anbi12d 456	. . . . . . . . . 10 |- ( j = ( k + 1 ) -> ( ( M <_ j /\ ph ) <-> ( M <_ ( k + 1 ) /\ th ) ) )
41	40	elrab 2749	. . . . . . . . 9 |- ( ( k + 1 ) e. { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } <-> ( ( k + 1 ) e. ZZ /\ ( M <_ ( k + 1 ) /\ th ) ) )
42	33, 37, 41	3imtr4g 203	. . . . . . . 8 |- ( M e. ZZ -> ( k e. { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } -> ( k + 1 ) e. { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } ) )
43	42	ralrimiv 2433	. . . . . . 7 |- ( M e. ZZ -> A. k e. { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } ( k + 1 ) e. { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } )
44		peano5uzti 8455	. . . . . . 7 |- ( M e. ZZ -> ( ( M e. { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } /\ A. k e. { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } ( k + 1 ) e. { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } ) -> { w e. ZZ | M <_ w } C_ { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } ) )
45	10, 43, 44	mp2and 423	. . . . . 6 |- ( M e. ZZ -> { w e. ZZ | M <_ w } C_ { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } )
46	45	sseld 2998	. . . . 5 |- ( M e. ZZ -> ( N e. { w e. ZZ | M <_ w } -> N e. { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } ) )
47		breq2 3789	. . . . . 6 |- ( w = N -> ( M <_ w <-> M <_ N ) )
48	47	elrab 2749	. . . . 5 |- ( N e. { w e. ZZ | M <_ w } <-> ( N e. ZZ /\ M <_ N ) )
49		breq2 3789	. . . . . . 7 |- ( j = N -> ( M <_ j <-> M <_ N ) )
50		uzind.4	. . . . . . 7 |- ( j = N -> ( ph <-> ta ) )
51	49, 50	anbi12d 456	. . . . . 6 |- ( j = N -> ( ( M <_ j /\ ph ) <-> ( M <_ N /\ ta ) ) )
52	51	elrab 2749	. . . . 5 |- ( N e. { j e. ZZ | ( M <_ j /\ ph ) } <-> ( N e. ZZ /\ ( M <_ N /\ ta ) ) )
53	46, 48, 52	3imtr3g 202	. . . 4 |- ( M e. ZZ -> ( ( N e. ZZ /\ M <_ N ) -> ( N e. ZZ /\ ( M <_ N /\ ta ) ) ) )
54	53	3impib 1136	. . 3 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ /\ M <_ N ) -> ( N e. ZZ /\ ( M <_ N /\ ta ) ) )
55	54	simprd 112	. 2 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ /\ M <_ N ) -> ( M <_ N /\ ta ) )
56	55	simprd 112	1 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ /\ M <_ N ) -> ta )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 102   <-> wb 103   /\ w3a 919   = wceq 1284   e. wcel 1433   A.wral 2348   {crab 2352   C_ wss 2973   class class class wbr 3785  (class class class)co 5532   RRcr 6980   1c1 6982   + caddc 6984   < clt 7153   <_ cle 7154   ZZcz 8351

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 576  ax-in2 577  ax-io 662  ax-5 1376  ax-7 1377  ax-gen 1378  ax-ie1 1422  ax-ie2 1423  ax-8 1435  ax-10 1436  ax-11 1437  ax-i12 1438  ax-bndl 1439  ax-4 1440  ax-13 1444  ax-14 1445  ax-17 1459  ax-i9 1463  ax-ial 1467  ax-i5r 1468  ax-ext 2063  ax-sep 3896  ax-pow 3948  ax-pr 3964  ax-un 4188  ax-setind 4280  ax-cnex 7067  ax-resscn 7068  ax-1cn 7069  ax-1re 7070  ax-icn 7071  ax-addcl 7072  ax-addrcl 7073  ax-mulcl 7074  ax-addcom 7076  ax-addass 7078  ax-distr 7080  ax-i2m1 7081  ax-0lt1 7082  ax-0id 7084  ax-rnegex 7085  ax-cnre 7087  ax-pre-ltirr 7088  ax-pre-ltwlin 7089  ax-pre-lttrn 7090  ax-pre-ltadd 7092

This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-3or 920  df-3an 921  df-tru 1287  df-fal 1290  df-nf 1390  df-sb 1686  df-eu 1944  df-mo 1945  df-clab 2068  df-cleq 2074  df-clel 2077  df-nfc 2208  df-ne 2246  df-nel 2340  df-ral 2353  df-rex 2354  df-reu 2355  df-rab 2357  df-v 2603  df-sbc 2816  df-dif 2975  df-un 2977  df-in 2979  df-ss 2986  df-pw 3384  df-sn 3404  df-pr 3405  df-op 3407  df-uni 3602  df-int 3637  df-br 3786  df-opab 3840  df-id 4048  df-xp 4369  df-rel 4370  df-cnv 4371  df-co 4372  df-dm 4373  df-iota 4887  df-fun 4924  df-fv 4930  df-riota 5488  df-ov 5535  df-oprab 5536  df-mpt2 5537  df-pnf 7155  df-mnf 7156  df-xr 7157  df-ltxr 7158  df-le 7159  df-sub 7281  df-neg 7282  df-inn 8040  df-n0 8289  df-z 8352

This theorem is referenced by:  uzind2  8459  uzind3  8460  nn0ind  8461  fzind  8462  resqrexlemdecn  9898  ialgcvga  10433