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Theorem ltoddhalfle 15085
Description: An integer is less than half of an odd number iff it is less than or equal to the half of the predecessor of the odd number (which is an even number). (Contributed by AV, 29-Jun-2021.)
Assertion
Ref Expression
ltoddhalfle  |-  ( ( N  e.  ZZ  /\  -.  2  ||  N  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( M  <  ( N  /  2 )  <->  M  <_  ( ( N  -  1 )  /  2 ) ) )

Proof of Theorem ltoddhalfle
Dummy variable  n is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 odd2np1 15065 . . 3  |-  ( N  e.  ZZ  ->  ( -.  2  ||  N  <->  E. n  e.  ZZ  ( ( 2  x.  n )  +  1 )  =  N ) )
2 halfre 11246 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( 1  /  2 )  e.  RR
32a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
1  /  2 )  e.  RR )
4 1red 10055 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( n  e.  ZZ  ->  1  e.  RR )
5 zre 11381 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( n  e.  ZZ  ->  n  e.  RR )
63, 4, 53jca 1242 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
( 1  /  2
)  e.  RR  /\  1  e.  RR  /\  n  e.  RR ) )
76adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( ( 1  / 
2 )  e.  RR  /\  1  e.  RR  /\  n  e.  RR )
)
8 halflt1 11250 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( 1  /  2 )  <  1
9 axltadd 10111 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( 1  /  2
)  e.  RR  /\  1  e.  RR  /\  n  e.  RR )  ->  (
( 1  /  2
)  <  1  ->  ( n  +  ( 1  /  2 ) )  <  ( n  + 
1 ) ) )
107, 8, 9mpisyl 21 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( n  +  ( 1  /  2 ) )  <  ( n  +  1 ) )
11 zre 11381 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( M  e.  ZZ  ->  M  e.  RR )
1211adantl 482 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  M  e.  RR )
135, 3readdcld 10069 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
n  +  ( 1  /  2 ) )  e.  RR )
1413adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( n  +  ( 1  /  2 ) )  e.  RR )
15 peano2z 11418 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
n  +  1 )  e.  ZZ )
1615zred 11482 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
n  +  1 )  e.  RR )
1716adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( n  +  1 )  e.  RR )
18 lttr 10114 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( M  e.  RR  /\  ( n  +  (
1  /  2 ) )  e.  RR  /\  ( n  +  1
)  e.  RR )  ->  ( ( M  <  ( n  +  ( 1  /  2
) )  /\  (
n  +  ( 1  /  2 ) )  <  ( n  + 
1 ) )  ->  M  <  ( n  + 
1 ) ) )
1912, 14, 17, 18syl3anc 1326 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( ( M  < 
( n  +  ( 1  /  2 ) )  /\  ( n  +  ( 1  / 
2 ) )  < 
( n  +  1 ) )  ->  M  <  ( n  +  1 ) ) )
2010, 19mpan2d 710 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( M  <  (
n  +  ( 1  /  2 ) )  ->  M  <  (
n  +  1 ) ) )
21 zleltp1 11428 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( M  <_  n  <->  M  <  ( n  + 
1 ) ) )
2221ancoms 469 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( M  <_  n  <->  M  <  ( n  + 
1 ) ) )
2320, 22sylibrd 249 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( M  <  (
n  +  ( 1  /  2 ) )  ->  M  <_  n
) )
24 halfgt0 11248 . . . . . . . . . . . 12  |-  0  <  ( 1  /  2
)
253, 5jca 554 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
( 1  /  2
)  e.  RR  /\  n  e.  RR )
)
2625adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( ( 1  / 
2 )  e.  RR  /\  n  e.  RR ) )
27 ltaddpos 10518 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( 1  /  2
)  e.  RR  /\  n  e.  RR )  ->  ( 0  <  (
1  /  2 )  <-> 
n  <  ( n  +  ( 1  / 
2 ) ) ) )
2826, 27syl 17 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( 0  <  (
1  /  2 )  <-> 
n  <  ( n  +  ( 1  / 
2 ) ) ) )
2924, 28mpbii 223 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  n  <  ( n  +  ( 1  / 
2 ) ) )
305adantr 481 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  n  e.  RR )
31 lelttr 10128 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( M  e.  RR  /\  n  e.  RR  /\  (
n  +  ( 1  /  2 ) )  e.  RR )  -> 
( ( M  <_  n  /\  n  <  (
n  +  ( 1  /  2 ) ) )  ->  M  <  ( n  +  ( 1  /  2 ) ) ) )
3212, 30, 14, 31syl3anc 1326 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( ( M  <_  n  /\  n  <  (
n  +  ( 1  /  2 ) ) )  ->  M  <  ( n  +  ( 1  /  2 ) ) ) )
3329, 32mpan2d 710 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( M  <_  n  ->  M  <  ( n  +  ( 1  / 
2 ) ) ) )
3423, 33impbid 202 . . . . . . . . 9  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( M  <  (
n  +  ( 1  /  2 ) )  <-> 
M  <_  n )
)
35 zcn 11382 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  ZZ  ->  n  e.  CC )
36 1cnd 10056 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  ZZ  ->  1  e.  CC )
37 2cnne0 11242 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( 2  e.  CC  /\  2  =/=  0 )
3837a1i 11 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
2  e.  CC  /\  2  =/=  0 ) )
39 muldivdir 10720 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( n  e.  CC  /\  1  e.  CC  /\  (
2  e.  CC  /\  2  =/=  0 ) )  ->  ( ( ( 2  x.  n )  +  1 )  / 
2 )  =  ( n  +  ( 1  /  2 ) ) )
4035, 36, 38, 39syl3anc 1326 . . . . . . . . . . 11  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
( ( 2  x.  n )  +  1 )  /  2 )  =  ( n  +  ( 1  /  2
) ) )
4140breq2d 4665 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  e.  ZZ  ->  ( M  <  ( ( ( 2  x.  n )  +  1 )  / 
2 )  <->  M  <  ( n  +  ( 1  /  2 ) ) ) )
4241adantr 481 . . . . . . . . 9  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( M  <  (
( ( 2  x.  n )  +  1 )  /  2 )  <-> 
M  <  ( n  +  ( 1  / 
2 ) ) ) )
43 2z 11409 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  2  e.  ZZ
4443a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( n  e.  ZZ  ->  2  e.  ZZ )
45 id 22 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( n  e.  ZZ  ->  n  e.  ZZ )
4644, 45zmulcld 11488 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
2  x.  n )  e.  ZZ )
4746zcnd 11483 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
2  x.  n )  e.  CC )
4847adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( 2  x.  n
)  e.  CC )
49 pncan1 10454 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( 2  x.  n )  e.  CC  ->  (
( ( 2  x.  n )  +  1 )  -  1 )  =  ( 2  x.  n ) )
5048, 49syl 17 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( ( ( 2  x.  n )  +  1 )  -  1 )  =  ( 2  x.  n ) )
5150oveq1d 6665 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( ( ( ( 2  x.  n )  +  1 )  - 
1 )  /  2
)  =  ( ( 2  x.  n )  /  2 ) )
52 2cnd 11093 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( n  e.  ZZ  ->  2  e.  CC )
53 2ne0 11113 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  2  =/=  0
5453a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( n  e.  ZZ  ->  2  =/=  0 )
5535, 52, 54divcan3d 10806 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
( 2  x.  n
)  /  2 )  =  n )
5655adantr 481 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( ( 2  x.  n )  /  2
)  =  n )
5751, 56eqtrd 2656 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( ( ( ( 2  x.  n )  +  1 )  - 
1 )  /  2
)  =  n )
5857breq2d 4665 . . . . . . . . 9  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( M  <_  (
( ( ( 2  x.  n )  +  1 )  -  1 )  /  2 )  <-> 
M  <_  n )
)
5934, 42, 583bitr4d 300 . . . . . . . 8  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( M  <  (
( ( 2  x.  n )  +  1 )  /  2 )  <-> 
M  <_  ( (
( ( 2  x.  n )  +  1 )  -  1 )  /  2 ) ) )
60 oveq1 6657 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( 2  x.  n
)  +  1 )  =  N  ->  (
( ( 2  x.  n )  +  1 )  /  2 )  =  ( N  / 
2 ) )
6160breq2d 4665 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( 2  x.  n
)  +  1 )  =  N  ->  ( M  <  ( ( ( 2  x.  n )  +  1 )  / 
2 )  <->  M  <  ( N  /  2 ) ) )
62 oveq1 6657 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( 2  x.  n
)  +  1 )  =  N  ->  (
( ( 2  x.  n )  +  1 )  -  1 )  =  ( N  - 
1 ) )
6362oveq1d 6665 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( 2  x.  n
)  +  1 )  =  N  ->  (
( ( ( 2  x.  n )  +  1 )  -  1 )  /  2 )  =  ( ( N  -  1 )  / 
2 ) )
6463breq2d 4665 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( 2  x.  n
)  +  1 )  =  N  ->  ( M  <_  ( ( ( ( 2  x.  n
)  +  1 )  -  1 )  / 
2 )  <->  M  <_  ( ( N  -  1 )  /  2 ) ) )
6561, 64bibi12d 335 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( 2  x.  n
)  +  1 )  =  N  ->  (
( M  <  (
( ( 2  x.  n )  +  1 )  /  2 )  <-> 
M  <_  ( (
( ( 2  x.  n )  +  1 )  -  1 )  /  2 ) )  <-> 
( M  <  ( N  /  2 )  <->  M  <_  ( ( N  -  1 )  /  2 ) ) ) )
6659, 65syl5ibcom 235 . . . . . . 7  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( ( ( 2  x.  n )  +  1 )  =  N  ->  ( M  < 
( N  /  2
)  <->  M  <_  ( ( N  -  1 )  /  2 ) ) ) )
6766ex 450 . . . . . 6  |-  ( n  e.  ZZ  ->  ( M  e.  ZZ  ->  ( ( ( 2  x.  n )  +  1 )  =  N  -> 
( M  <  ( N  /  2 )  <->  M  <_  ( ( N  -  1 )  /  2 ) ) ) ) )
6867adantl 482 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  ZZ  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( M  e.  ZZ  ->  ( ( ( 2  x.  n )  +  1 )  =  N  ->  ( M  < 
( N  /  2
)  <->  M  <_  ( ( N  -  1 )  /  2 ) ) ) ) )
6968com23 86 . . . 4  |-  ( ( N  e.  ZZ  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( ( ( 2  x.  n )  +  1 )  =  N  ->  ( M  e.  ZZ  ->  ( M  <  ( N  /  2
)  <->  M  <_  ( ( N  -  1 )  /  2 ) ) ) ) )
7069rexlimdva 3031 . . 3  |-  ( N  e.  ZZ  ->  ( E. n  e.  ZZ  ( ( 2  x.  n )  +  1 )  =  N  -> 
( M  e.  ZZ  ->  ( M  <  ( N  /  2 )  <->  M  <_  ( ( N  -  1 )  /  2 ) ) ) ) )
711, 70sylbid 230 . 2  |-  ( N  e.  ZZ  ->  ( -.  2  ||  N  -> 
( M  e.  ZZ  ->  ( M  <  ( N  /  2 )  <->  M  <_  ( ( N  -  1 )  /  2 ) ) ) ) )
72713imp 1256 1  |-  ( ( N  e.  ZZ  /\  -.  2  ||  N  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( M  <  ( N  /  2 )  <->  M  <_  ( ( N  -  1 )  /  2 ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 196    /\ wa 384    /\ w3a 1037    = wceq 1483    e. wcel 1990    =/= wne 2794   E.wrex 2913   class class class wbr 4653  (class class class)co 6650   CCcc 9934   RRcr 9935   0cc0 9936   1c1 9937    + caddc 9939    x. cmul 9941    < clt 10074    <_ cle 10075    - cmin 10266    / cdiv 10684   2c2 11070   ZZcz 11377    || cdvds 14983
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-er 7742  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-n0 11293  df-z 11378  df-dvds 14984
This theorem is referenced by:  gausslemma2dlem1a  25090
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