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Theorem elz2 10668
Description: Membership in the set of integers. Commonly used in constructions of the integers as equivalence classes under subtraction of the positive integers. (Contributed by Mario Carneiro, 16-May-2014.)
Assertion
Ref Expression
elz2  |-  ( N  e.  ZZ  <->  E. x  e.  NN  E. y  e.  NN  N  =  ( x  -  y ) )
Distinct variable group:    x, y, N

Proof of Theorem elz2
StepHypRef Expression
1 elznn0 10666 . 2  |-  ( N  e.  ZZ  <->  ( N  e.  RR  /\  ( N  e.  NN0  \/  -u N  e.  NN0 ) ) )
2 nn0p1nn 10624 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( N  +  1 )  e.  NN )
32adantl 466 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  RR  /\  N  e.  NN0 )  -> 
( N  +  1 )  e.  NN )
4 1nn 10338 . . . . . 6  |-  1  e.  NN
54a1i 11 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  RR  /\  N  e.  NN0 )  -> 
1  e.  NN )
6 recn 9377 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  RR  ->  N  e.  CC )
76adantr 465 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  RR  /\  N  e.  NN0 )  ->  N  e.  CC )
8 ax-1cn 9345 . . . . . . 7  |-  1  e.  CC
9 pncan 9621 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( ( N  + 
1 )  -  1 )  =  N )
107, 8, 9sylancl 662 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  RR  /\  N  e.  NN0 )  -> 
( ( N  + 
1 )  -  1 )  =  N )
1110eqcomd 2448 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  RR  /\  N  e.  NN0 )  ->  N  =  ( ( N  +  1 )  -  1 ) )
12 rspceov 6133 . . . . 5  |-  ( ( ( N  +  1 )  e.  NN  /\  1  e.  NN  /\  N  =  ( ( N  +  1 )  - 
1 ) )  ->  E. x  e.  NN  E. y  e.  NN  N  =  ( x  -  y ) )
133, 5, 11, 12syl3anc 1218 . . . 4  |-  ( ( N  e.  RR  /\  N  e.  NN0 )  ->  E. x  e.  NN  E. y  e.  NN  N  =  ( x  -  y ) )
144a1i 11 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  RR  /\  -u N  e.  NN0 )  ->  1  e.  NN )
156adantr 465 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  RR  /\  -u N  e.  NN0 )  ->  N  e.  CC )
16 negsub 9662 . . . . . . 7  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  N  e.  CC )  ->  ( 1  +  -u N )  =  ( 1  -  N ) )
178, 15, 16sylancr 663 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  RR  /\  -u N  e.  NN0 )  ->  ( 1  +  -u N )  =  ( 1  -  N ) )
18 simpr 461 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  RR  /\  -u N  e.  NN0 )  -> 
-u N  e.  NN0 )
19 nnnn0addcl 10615 . . . . . . 7  |-  ( ( 1  e.  NN  /\  -u N  e.  NN0 )  ->  ( 1  +  -u N )  e.  NN )
204, 18, 19sylancr 663 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  RR  /\  -u N  e.  NN0 )  ->  ( 1  +  -u N )  e.  NN )
2117, 20eqeltrrd 2518 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  RR  /\  -u N  e.  NN0 )  ->  ( 1  -  N
)  e.  NN )
22 nncan 9643 . . . . . . 7  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  N  e.  CC )  ->  ( 1  -  (
1  -  N ) )  =  N )
238, 15, 22sylancr 663 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  RR  /\  -u N  e.  NN0 )  ->  ( 1  -  (
1  -  N ) )  =  N )
2423eqcomd 2448 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  RR  /\  -u N  e.  NN0 )  ->  N  =  ( 1  -  ( 1  -  N ) ) )
25 rspceov 6133 . . . . 5  |-  ( ( 1  e.  NN  /\  ( 1  -  N
)  e.  NN  /\  N  =  ( 1  -  ( 1  -  N ) ) )  ->  E. x  e.  NN  E. y  e.  NN  N  =  ( x  -  y ) )
2614, 21, 24, 25syl3anc 1218 . . . 4  |-  ( ( N  e.  RR  /\  -u N  e.  NN0 )  ->  E. x  e.  NN  E. y  e.  NN  N  =  ( x  -  y ) )
2713, 26jaodan 783 . . 3  |-  ( ( N  e.  RR  /\  ( N  e.  NN0  \/  -u N  e.  NN0 ) )  ->  E. x  e.  NN  E. y  e.  NN  N  =  ( x  -  y ) )
28 nnre 10334 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  NN  ->  x  e.  RR )
29 nnre 10334 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  NN  ->  y  e.  RR )
30 resubcl 9678 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( x  -  y
)  e.  RR )
3128, 29, 30syl2an 477 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  NN  /\  y  e.  NN )  ->  ( x  -  y
)  e.  RR )
32 letric 9480 . . . . . . . 8  |-  ( ( y  e.  RR  /\  x  e.  RR )  ->  ( y  <_  x  \/  x  <_  y ) )
3329, 28, 32syl2anr 478 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  NN  /\  y  e.  NN )  ->  ( y  <_  x  \/  x  <_  y ) )
34 nnnn0 10591 . . . . . . . . 9  |-  ( y  e.  NN  ->  y  e.  NN0 )
35 nnnn0 10591 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  NN  ->  x  e.  NN0 )
36 nn0sub 10635 . . . . . . . . 9  |-  ( ( y  e.  NN0  /\  x  e.  NN0 )  -> 
( y  <_  x  <->  ( x  -  y )  e.  NN0 ) )
3734, 35, 36syl2anr 478 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  NN  /\  y  e.  NN )  ->  ( y  <_  x  <->  ( x  -  y )  e.  NN0 ) )
38 nn0sub 10635 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  e.  NN0  /\  y  e.  NN0 )  -> 
( x  <_  y  <->  ( y  -  x )  e.  NN0 ) )
3935, 34, 38syl2an 477 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  NN  /\  y  e.  NN )  ->  ( x  <_  y  <->  ( y  -  x )  e.  NN0 ) )
40 nncn 10335 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  NN  ->  x  e.  CC )
41 nncn 10335 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  e.  NN  ->  y  e.  CC )
42 negsubdi2 9673 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  CC )  -> 
-u ( x  -  y )  =  ( y  -  x ) )
4340, 41, 42syl2an 477 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  e.  NN  /\  y  e.  NN )  -> 
-u ( x  -  y )  =  ( y  -  x ) )
4443eleq1d 2509 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  NN  /\  y  e.  NN )  ->  ( -u ( x  -  y )  e. 
NN0 
<->  ( y  -  x
)  e.  NN0 )
)
4539, 44bitr4d 256 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  NN  /\  y  e.  NN )  ->  ( x  <_  y  <->  -u ( x  -  y
)  e.  NN0 )
)
4637, 45orbi12d 709 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  NN  /\  y  e.  NN )  ->  ( ( y  <_  x  \/  x  <_  y )  <->  ( ( x  -  y )  e. 
NN0  \/  -u ( x  -  y )  e. 
NN0 ) ) )
4733, 46mpbid 210 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  NN  /\  y  e.  NN )  ->  ( ( x  -  y )  e.  NN0  \/  -u ( x  -  y
)  e.  NN0 )
)
4831, 47jca 532 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  NN  /\  y  e.  NN )  ->  ( ( x  -  y )  e.  RR  /\  ( ( x  -  y )  e.  NN0  \/  -u ( x  -  y
)  e.  NN0 )
) )
49 eleq1 2503 . . . . . 6  |-  ( N  =  ( x  -  y )  ->  ( N  e.  RR  <->  ( x  -  y )  e.  RR ) )
50 eleq1 2503 . . . . . . 7  |-  ( N  =  ( x  -  y )  ->  ( N  e.  NN0  <->  ( x  -  y )  e. 
NN0 ) )
51 negeq 9607 . . . . . . . 8  |-  ( N  =  ( x  -  y )  ->  -u N  =  -u ( x  -  y ) )
5251eleq1d 2509 . . . . . . 7  |-  ( N  =  ( x  -  y )  ->  ( -u N  e.  NN0  <->  -u ( x  -  y )  e. 
NN0 ) )
5350, 52orbi12d 709 . . . . . 6  |-  ( N  =  ( x  -  y )  ->  (
( N  e.  NN0  \/  -u N  e.  NN0 ) 
<->  ( ( x  -  y )  e.  NN0  \/  -u ( x  -  y
)  e.  NN0 )
) )
5449, 53anbi12d 710 . . . . 5  |-  ( N  =  ( x  -  y )  ->  (
( N  e.  RR  /\  ( N  e.  NN0  \/  -u N  e.  NN0 ) )  <->  ( (
x  -  y )  e.  RR  /\  (
( x  -  y
)  e.  NN0  \/  -u ( x  -  y
)  e.  NN0 )
) ) )
5548, 54syl5ibrcom 222 . . . 4  |-  ( ( x  e.  NN  /\  y  e.  NN )  ->  ( N  =  ( x  -  y )  ->  ( N  e.  RR  /\  ( N  e.  NN0  \/  -u N  e.  NN0 ) ) ) )
5655rexlimivv 2851 . . 3  |-  ( E. x  e.  NN  E. y  e.  NN  N  =  ( x  -  y )  ->  ( N  e.  RR  /\  ( N  e.  NN0  \/  -u N  e.  NN0 ) ) )
5727, 56impbii 188 . 2  |-  ( ( N  e.  RR  /\  ( N  e.  NN0  \/  -u N  e.  NN0 ) )  <->  E. x  e.  NN  E. y  e.  NN  N  =  ( x  -  y ) )
581, 57bitri 249 1  |-  ( N  e.  ZZ  <->  E. x  e.  NN  E. y  e.  NN  N  =  ( x  -  y ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    <-> wb 184    \/ wo 368    /\ wa 369    = wceq 1369    e. wcel 1756   E.wrex 2721   class class class wbr 4297  (class class class)co 6096   CCcc 9285   RRcr 9286   1c1 9288    + caddc 9290    <_ cle 9424    - cmin 9600   -ucneg 9601   NNcn 10327   NN0cn0 10584   ZZcz 10651
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1591  ax-4 1602  ax-5 1670  ax-6 1708  ax-7 1728  ax-8 1758  ax-9 1760  ax-10 1775  ax-11 1780  ax-12 1792  ax-13 1943  ax-ext 2423  ax-sep 4418  ax-nul 4426  ax-pow 4475  ax-pr 4536  ax-un 6377  ax-resscn 9344  ax-1cn 9345  ax-icn 9346  ax-addcl 9347  ax-addrcl 9348  ax-mulcl 9349  ax-mulrcl 9350  ax-mulcom 9351  ax-addass 9352  ax-mulass 9353  ax-distr 9354  ax-i2m1 9355  ax-1ne0 9356  ax-1rid 9357  ax-rnegex 9358  ax-rrecex 9359  ax-cnre 9360  ax-pre-lttri 9361  ax-pre-lttrn 9362  ax-pre-ltadd 9363  ax-pre-mulgt0 9364
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 966  df-3an 967  df-tru 1372  df-ex 1587  df-nf 1590  df-sb 1701  df-eu 2257  df-mo 2258  df-clab 2430  df-cleq 2436  df-clel 2439  df-nfc 2573  df-ne 2613  df-nel 2614  df-ral 2725  df-rex 2726  df-reu 2727  df-rab 2729  df-v 2979  df-sbc 3192  df-csb 3294  df-dif 3336  df-un 3338  df-in 3340  df-ss 3347  df-pss 3349  df-nul 3643  df-if 3797  df-pw 3867  df-sn 3883  df-pr 3885  df-tp 3887  df-op 3889  df-uni 4097  df-iun 4178  df-br 4298  df-opab 4356  df-mpt 4357  df-tr 4391  df-eprel 4637  df-id 4641  df-po 4646  df-so 4647  df-fr 4684  df-we 4686  df-ord 4727  df-on 4728  df-lim 4729  df-suc 4730  df-xp 4851  df-rel 4852  df-cnv 4853  df-co 4854  df-dm 4855  df-rn 4856  df-res 4857  df-ima 4858  df-iota 5386  df-fun 5425  df-fn 5426  df-f 5427  df-f1 5428  df-fo 5429  df-f1o 5430  df-fv 5431  df-riota 6057  df-ov 6099  df-oprab 6100  df-mpt2 6101  df-om 6482  df-recs 6837  df-rdg 6871  df-er 7106  df-en 7316  df-dom 7317  df-sdom 7318  df-pnf 9425  df-mnf 9426  df-xr 9427  df-ltxr 9428  df-le 9429  df-sub 9602  df-neg 9603  df-nn 10328  df-n0 10585  df-z 10652
This theorem is referenced by:  dfz2  10669  zaddcl  10690
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