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Theorem monoord 12106
Description: Ordering relation for a monotonic sequence, increasing case. (Contributed by NM, 13-Mar-2005.) (Revised by Mario Carneiro, 9-Feb-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
monoord.1  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= `  M ) )
monoord.2  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( M ... N ) )  ->  ( F `  k )  e.  RR )
monoord.3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( M ... ( N  -  1 ) ) )  ->  ( F `  k )  <_  ( F `  ( k  +  1 ) ) )
Assertion
Ref Expression
monoord  |-  ( ph  ->  ( F `  M
)  <_  ( F `  N ) )
Distinct variable groups:    k, F    k, M    k, N    ph, k

Proof of Theorem monoord
Dummy variables  n  x are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 monoord.1 . . 3  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= `  M ) )
2 eluzfz2 11695 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  N  e.  ( M ... N ) )
31, 2syl 16 . 2  |-  ( ph  ->  N  e.  ( M ... N ) )
4 eleq1 2539 . . . . . 6  |-  ( x  =  M  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  M  e.  ( M ... N ) ) )
5 fveq2 5866 . . . . . . 7  |-  ( x  =  M  ->  ( F `  x )  =  ( F `  M ) )
65breq2d 4459 . . . . . 6  |-  ( x  =  M  ->  (
( F `  M
)  <_  ( F `  x )  <->  ( F `  M )  <_  ( F `  M )
) )
74, 6imbi12d 320 . . . . 5  |-  ( x  =  M  ->  (
( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x )
)  <->  ( M  e.  ( M ... N
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  M )
) ) )
87imbi2d 316 . . . 4  |-  ( x  =  M  ->  (
( ph  ->  ( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x
) ) )  <->  ( ph  ->  ( M  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  M )
) ) ) )
9 eleq1 2539 . . . . . 6  |-  ( x  =  n  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  n  e.  ( M ... N ) ) )
10 fveq2 5866 . . . . . . 7  |-  ( x  =  n  ->  ( F `  x )  =  ( F `  n ) )
1110breq2d 4459 . . . . . 6  |-  ( x  =  n  ->  (
( F `  M
)  <_  ( F `  x )  <->  ( F `  M )  <_  ( F `  n )
) )
129, 11imbi12d 320 . . . . 5  |-  ( x  =  n  ->  (
( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x )
)  <->  ( n  e.  ( M ... N
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  n )
) ) )
1312imbi2d 316 . . . 4  |-  ( x  =  n  ->  (
( ph  ->  ( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x
) ) )  <->  ( ph  ->  ( n  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  n )
) ) ) )
14 eleq1 2539 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N
) ) )
15 fveq2 5866 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  ( F `  x )  =  ( F `  ( n  +  1
) ) )
1615breq2d 4459 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (
( F `  M
)  <_  ( F `  x )  <->  ( F `  M )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) )
1714, 16imbi12d 320 . . . . 5  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (
( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x )
)  <->  ( ( n  +  1 )  e.  ( M ... N
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) ) )
1817imbi2d 316 . . . 4  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (
( ph  ->  ( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x
) ) )  <->  ( ph  ->  ( ( n  + 
1 )  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) ) ) )
19 eleq1 2539 . . . . . 6  |-  ( x  =  N  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  N  e.  ( M ... N ) ) )
20 fveq2 5866 . . . . . . 7  |-  ( x  =  N  ->  ( F `  x )  =  ( F `  N ) )
2120breq2d 4459 . . . . . 6  |-  ( x  =  N  ->  (
( F `  M
)  <_  ( F `  x )  <->  ( F `  M )  <_  ( F `  N )
) )
2219, 21imbi12d 320 . . . . 5  |-  ( x  =  N  ->  (
( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x )
)  <->  ( N  e.  ( M ... N
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  N )
) ) )
2322imbi2d 316 . . . 4  |-  ( x  =  N  ->  (
( ph  ->  ( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x
) ) )  <->  ( ph  ->  ( N  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  N )
) ) ) )
24 eluzfz1 11694 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  M  e.  ( M ... N ) )
251, 24syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  M  e.  ( M ... N ) )
26 monoord.2 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( M ... N ) )  ->  ( F `  k )  e.  RR )
2726ralrimiva 2878 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  A. k  e.  ( M ... N ) ( F `  k
)  e.  RR )
28 fveq2 5866 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  =  M  ->  ( F `  k )  =  ( F `  M ) )
2928eleq1d 2536 . . . . . . . . 9  |-  ( k  =  M  ->  (
( F `  k
)  e.  RR  <->  ( F `  M )  e.  RR ) )
3029rspcv 3210 . . . . . . . 8  |-  ( M  e.  ( M ... N )  ->  ( A. k  e.  ( M ... N ) ( F `  k )  e.  RR  ->  ( F `  M )  e.  RR ) )
3125, 27, 30sylc 60 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( F `  M
)  e.  RR )
3231leidd 10120 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( F `  M
)  <_  ( F `  M ) )
3332a1d 25 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( M  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  M )
) )
3433a1i 11 . . . 4  |-  ( M  e.  ZZ  ->  ( ph  ->  ( M  e.  ( M ... N
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  M )
) ) )
35 simprl 755 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)
36 simprr 756 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N
) )
37 peano2fzr 11700 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  (
n  +  1 )  e.  ( M ... N ) )  ->  n  e.  ( M ... N ) )
3835, 36, 37syl2anc 661 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  n  e.  ( M ... N ) )
3938expr 615 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( (
n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  n  e.  ( M ... N
) ) )
4039imim1d 75 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( (
n  e.  ( M ... N )  -> 
( F `  M
)  <_  ( F `  n ) )  -> 
( ( n  + 
1 )  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  n )
) ) )
41 eluzelz 11092 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  n  e.  ZZ )
4235, 41syl 16 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  n  e.  ZZ )
43 elfzuz3 11686 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  N  e.  ( ZZ>= `  ( n  +  1 ) ) )
4436, 43syl 16 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  N  e.  ( ZZ>= `  ( n  +  1 ) ) )
45 eluzp1m1 11106 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  N  e.  ( ZZ>= `  ( n  +  1
) ) )  -> 
( N  -  1 )  e.  ( ZZ>= `  n ) )
4642, 44, 45syl2anc 661 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( N  -  1 )  e.  ( ZZ>= `  n )
)
47 elfzuzb 11683 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  ( M ... ( N  -  1
) )  <->  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( N  -  1 )  e.  ( ZZ>= `  n ) ) )
4835, 46, 47sylanbrc 664 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  n  e.  ( M ... ( N  -  1 ) ) )
49 monoord.3 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( M ... ( N  -  1 ) ) )  ->  ( F `  k )  <_  ( F `  ( k  +  1 ) ) )
5049ralrimiva 2878 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  A. k  e.  ( M ... ( N  -  1 ) ) ( F `  k
)  <_  ( F `  ( k  +  1 ) ) )
5150adantr 465 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  A. k  e.  ( M ... ( N  -  1 ) ) ( F `  k )  <_  ( F `  ( k  +  1 ) ) )
52 fveq2 5866 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  n  ->  ( F `  k )  =  ( F `  n ) )
53 oveq1 6292 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  =  n  ->  (
k  +  1 )  =  ( n  + 
1 ) )
5453fveq2d 5870 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  n  ->  ( F `  ( k  +  1 ) )  =  ( F `  ( n  +  1
) ) )
5552, 54breq12d 4460 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  =  n  ->  (
( F `  k
)  <_  ( F `  ( k  +  1 ) )  <->  ( F `  n )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) )
5655rspcv 3210 . . . . . . . . . . 11  |-  ( n  e.  ( M ... ( N  -  1
) )  ->  ( A. k  e.  ( M ... ( N  - 
1 ) ) ( F `  k )  <_  ( F `  ( k  +  1 ) )  ->  ( F `  n )  <_  ( F `  (
n  +  1 ) ) ) )
5748, 51, 56sylc 60 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( F `  n )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) )
5831adantr 465 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( F `  M )  e.  RR )
5927adantr 465 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  A. k  e.  ( M ... N
) ( F `  k )  e.  RR )
6052eleq1d 2536 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  n  ->  (
( F `  k
)  e.  RR  <->  ( F `  n )  e.  RR ) )
6160rspcv 3210 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  ( M ... N )  ->  ( A. k  e.  ( M ... N ) ( F `  k )  e.  RR  ->  ( F `  n )  e.  RR ) )
6238, 59, 61sylc 60 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( F `  n )  e.  RR )
63 fveq2 5866 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  =  ( n  + 
1 )  ->  ( F `  k )  =  ( F `  ( n  +  1
) ) )
6463eleq1d 2536 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  ( n  + 
1 )  ->  (
( F `  k
)  e.  RR  <->  ( F `  ( n  +  1 ) )  e.  RR ) )
6564rspcv 3210 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  ( A. k  e.  ( M ... N ) ( F `  k )  e.  RR  ->  ( F `  ( n  +  1 ) )  e.  RR ) )
6636, 59, 65sylc 60 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( F `  ( n  +  1 ) )  e.  RR )
67 letr 9679 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F `  M
)  e.  RR  /\  ( F `  n )  e.  RR  /\  ( F `  ( n  +  1 ) )  e.  RR )  -> 
( ( ( F `
 M )  <_ 
( F `  n
)  /\  ( F `  n )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) )
6858, 62, 66, 67syl3anc 1228 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( (
( F `  M
)  <_  ( F `  n )  /\  ( F `  n )  <_  ( F `  (
n  +  1 ) ) )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  (
n  +  1 ) ) ) )
6957, 68mpan2d 674 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( ( F `  M )  <_  ( F `  n
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) )
7069expr 615 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( (
n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  (
( F `  M
)  <_  ( F `  n )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  (
n  +  1 ) ) ) ) )
7170a2d 26 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( (
( n  +  1 )  e.  ( M ... N )  -> 
( F `  M
)  <_  ( F `  n ) )  -> 
( ( n  + 
1 )  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) ) )
7240, 71syld 44 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( (
n  e.  ( M ... N )  -> 
( F `  M
)  <_  ( F `  n ) )  -> 
( ( n  + 
1 )  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) ) )
7372expcom 435 . . . . 5  |-  ( n  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( ph  ->  ( ( n  e.  ( M ... N
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  n )
)  ->  ( (
n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  (
n  +  1 ) ) ) ) ) )
7473a2d 26 . . . 4  |-  ( n  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( ( ph  ->  ( n  e.  ( M ... N
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  n )
) )  ->  ( ph  ->  ( ( n  +  1 )  e.  ( M ... N
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) ) ) )
758, 13, 18, 23, 34, 74uzind4 11140 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( ph  ->  ( N  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  N )
) ) )
761, 75mpcom 36 . 2  |-  ( ph  ->  ( N  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  N )
) )
773, 76mpd 15 1  |-  ( ph  ->  ( F `  M
)  <_  ( F `  N ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 369    = wceq 1379    e. wcel 1767   A.wral 2814   class class class wbr 4447   ` cfv 5588  (class class class)co 6285   RRcr 9492   1c1 9494    + caddc 9496    <_ cle 9630    - cmin 9806   ZZcz 10865   ZZ>=cuz 11083   ...cfz 11673
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1601  ax-4 1612  ax-5 1680  ax-6 1719  ax-7 1739  ax-8 1769  ax-9 1771  ax-10 1786  ax-11 1791  ax-12 1803  ax-13 1968  ax-ext 2445  ax-sep 4568  ax-nul 4576  ax-pow 4625  ax-pr 4686  ax-un 6577  ax-cnex 9549  ax-resscn 9550  ax-1cn 9551  ax-icn 9552  ax-addcl 9553  ax-addrcl 9554  ax-mulcl 9555  ax-mulrcl 9556  ax-mulcom 9557  ax-addass 9558  ax-mulass 9559  ax-distr 9560  ax-i2m1 9561  ax-1ne0 9562  ax-1rid 9563  ax-rnegex 9564  ax-rrecex 9565  ax-cnre 9566  ax-pre-lttri 9567  ax-pre-lttrn 9568  ax-pre-ltadd 9569  ax-pre-mulgt0 9570
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1382  df-ex 1597  df-nf 1600  df-sb 1712  df-eu 2279  df-mo 2280  df-clab 2453  df-cleq 2459  df-clel 2462  df-nfc 2617  df-ne 2664  df-nel 2665  df-ral 2819  df-rex 2820  df-reu 2821  df-rab 2823  df-v 3115  df-sbc 3332  df-csb 3436  df-dif 3479  df-un 3481  df-in 3483  df-ss 3490  df-pss 3492  df-nul 3786  df-if 3940  df-pw 4012  df-sn 4028  df-pr 4030  df-tp 4032  df-op 4034  df-uni 4246  df-iun 4327  df-br 4448  df-opab 4506  df-mpt 4507  df-tr 4541  df-eprel 4791  df-id 4795  df-po 4800  df-so 4801  df-fr 4838  df-we 4840  df-ord 4881  df-on 4882  df-lim 4883  df-suc 4884  df-xp 5005  df-rel 5006  df-cnv 5007  df-co 5008  df-dm 5009  df-rn 5010  df-res 5011  df-ima 5012  df-iota 5551  df-fun 5590  df-fn 5591  df-f 5592  df-f1 5593  df-fo 5594  df-f1o 5595  df-fv 5596  df-riota 6246  df-ov 6288  df-oprab 6289  df-mpt2 6290  df-om 6686  df-1st 6785  df-2nd 6786  df-recs 7043  df-rdg 7077  df-er 7312  df-en 7518  df-dom 7519  df-sdom 7520  df-pnf 9631  df-mnf 9632  df-xr 9633  df-ltxr 9634  df-le 9635  df-sub 9808  df-neg 9809  df-nn 10538  df-n0 10797  df-z 10866  df-uz 11084  df-fz 11674
This theorem is referenced by:  monoord2  12107  sermono  12108  climub  13450  isercolllem1  13453  climsup  13458  dvfsumlem3  22256  emcllem7  23156  lmdvg  27686  monoords  31300  iblspltprt  31518  itgspltprt  31524  fourierdlem11  31645  fourierdlem12  31646  fourierdlem15  31649  fourierdlem50  31684  fourierdlem79  31713
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