MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  uzwo Structured version   Unicode version

Theorem uzwo 10922
Description: Well-ordering principle: any nonempty subset of an upper set of integers has the least element. (Contributed by NM, 8-Oct-2005.)
Assertion
Ref Expression
uzwo  |-  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  S  =/=  (/) )  ->  E. j  e.  S  A. k  e.  S  j  <_  k )
Distinct variable group:    j, k, S
Allowed substitution hints:    M( j, k)

Proof of Theorem uzwo
Dummy variables  t  h  n  m are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 breq1 4300 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( h  =  M  ->  (
h  <_  t  <->  M  <_  t ) )
21ralbidv 2740 . . . . . . . . . . 11  |-  ( h  =  M  ->  ( A. t  e.  S  h  <_  t  <->  A. t  e.  S  M  <_  t ) )
32imbi2d 316 . . . . . . . . . 10  |-  ( h  =  M  ->  (
( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t
)  ->  A. t  e.  S  h  <_  t )  <->  ( ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  A. t  e.  S  M  <_  t ) ) )
4 breq1 4300 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( h  =  m  ->  (
h  <_  t  <->  m  <_  t ) )
54ralbidv 2740 . . . . . . . . . . 11  |-  ( h  =  m  ->  ( A. t  e.  S  h  <_  t  <->  A. t  e.  S  m  <_  t ) )
65imbi2d 316 . . . . . . . . . 10  |-  ( h  =  m  ->  (
( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t
)  ->  A. t  e.  S  h  <_  t )  <->  ( ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  A. t  e.  S  m  <_  t ) ) )
7 breq1 4300 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( h  =  ( m  + 
1 )  ->  (
h  <_  t  <->  ( m  +  1 )  <_ 
t ) )
87ralbidv 2740 . . . . . . . . . . 11  |-  ( h  =  ( m  + 
1 )  ->  ( A. t  e.  S  h  <_  t  <->  A. t  e.  S  ( m  +  1 )  <_ 
t ) )
98imbi2d 316 . . . . . . . . . 10  |-  ( h  =  ( m  + 
1 )  ->  (
( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t
)  ->  A. t  e.  S  h  <_  t )  <->  ( ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  A. t  e.  S  ( m  +  1 )  <_ 
t ) ) )
10 breq1 4300 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( h  =  n  ->  (
h  <_  t  <->  n  <_  t ) )
1110ralbidv 2740 . . . . . . . . . . 11  |-  ( h  =  n  ->  ( A. t  e.  S  h  <_  t  <->  A. t  e.  S  n  <_  t ) )
1211imbi2d 316 . . . . . . . . . 10  |-  ( h  =  n  ->  (
( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t
)  ->  A. t  e.  S  h  <_  t )  <->  ( ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  A. t  e.  S  n  <_  t ) ) )
13 ssel 3355 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( t  e.  S  ->  t  e.  ( ZZ>= `  M )
) )
14 eluzle 10878 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( t  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  M  <_  t )
1513, 14syl6 33 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( t  e.  S  ->  M  <_ 
t ) )
1615ralrimiv 2803 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  A. t  e.  S  M  <_  t )
1716adantr 465 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  A. t  e.  S  M  <_  t )
1817a1i 11 . . . . . . . . . 10  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (
( S  C_  ( ZZ>=
`  M )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  A. t  e.  S  M  <_  t ) )
19 uzssz 10885 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ZZ>= `  M )  C_  ZZ
20 sstr 3369 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  ( ZZ>=
`  M )  C_  ZZ )  ->  S  C_  ZZ )
2119, 20mpan2 671 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  S  C_  ZZ )
22 eluzelz 10875 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( m  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  m  e.  ZZ )
23 breq1 4300 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( j  =  m  ->  (
j  <_  t  <->  m  <_  t ) )
2423ralbidv 2740 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( j  =  m  ->  ( A. t  e.  S  j  <_  t  <->  A. t  e.  S  m  <_  t ) )
2524rspcev 3078 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( m  e.  S  /\  A. t  e.  S  m  <_  t )  ->  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )
2625expcom 435 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( A. t  e.  S  m  <_  t  ->  ( m  e.  S  ->  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t ) )
2726con3rr3 136 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( -. 
E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t  ->  ( A. t  e.  S  m  <_  t  ->  -.  m  e.  S )
)
28 ssel2 3356 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )  ->  t  e.  ZZ )
29 zre 10655 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( m  e.  ZZ  ->  m  e.  RR )
30 zre 10655 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( t  e.  ZZ  ->  t  e.  RR )
31 letri3 9465 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( m  e.  RR  /\  t  e.  RR )  ->  ( m  =  t  <-> 
( m  <_  t  /\  t  <_  m ) ) )
3229, 30, 31syl2an 477 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  t  e.  ZZ )  ->  ( m  =  t  <-> 
( m  <_  t  /\  t  <_  m ) ) )
33 zleltp1 10700 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( t  e.  ZZ  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( t  <_  m  <->  t  <  ( m  + 
1 ) ) )
34 peano2re 9547 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( m  e.  RR  ->  (
m  +  1 )  e.  RR )
3529, 34syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( m  e.  ZZ  ->  (
m  +  1 )  e.  RR )
36 ltnle 9459 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( t  e.  RR  /\  ( m  +  1
)  e.  RR )  ->  ( t  < 
( m  +  1 )  <->  -.  ( m  +  1 )  <_ 
t ) )
3730, 35, 36syl2an 477 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( t  e.  ZZ  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( t  <  (
m  +  1 )  <->  -.  ( m  +  1 )  <_  t )
)
3833, 37bitrd 253 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( t  e.  ZZ  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( t  <_  m  <->  -.  ( m  +  1 )  <_  t )
)
3938ancoms 453 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  t  e.  ZZ )  ->  ( t  <_  m  <->  -.  ( m  +  1 )  <_  t )
)
4039anbi2d 703 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  t  e.  ZZ )  ->  ( ( m  <_ 
t  /\  t  <_  m )  <->  ( m  <_ 
t  /\  -.  (
m  +  1 )  <_  t ) ) )
4132, 40bitrd 253 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  t  e.  ZZ )  ->  ( m  =  t  <-> 
( m  <_  t  /\  -.  ( m  + 
1 )  <_  t
) ) )
4228, 41sylan2 474 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )
)  ->  ( m  =  t  <->  ( m  <_ 
t  /\  -.  (
m  +  1 )  <_  t ) ) )
43 eleq1a 2512 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( t  e.  S  ->  (
m  =  t  ->  m  e.  S )
)
4443ad2antll 728 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )
)  ->  ( m  =  t  ->  m  e.  S ) )
4542, 44sylbird 235 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )
)  ->  ( (
m  <_  t  /\  -.  ( m  +  1 )  <_  t )  ->  m  e.  S ) )
4645expd 436 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )
)  ->  ( m  <_  t  ->  ( -.  ( m  +  1
)  <_  t  ->  m  e.  S ) ) )
47 con1 128 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( -.  ( m  + 
1 )  <_  t  ->  m  e.  S )  ->  ( -.  m  e.  S  ->  ( m  +  1 )  <_ 
t ) )
4846, 47syl6 33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )
)  ->  ( m  <_  t  ->  ( -.  m  e.  S  ->  ( m  +  1 )  <_  t ) ) )
4948com23 78 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )
)  ->  ( -.  m  e.  S  ->  ( m  <_  t  ->  ( m  +  1 )  <_  t ) ) )
5049exp32 605 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( m  e.  ZZ  ->  ( S  C_  ZZ  ->  (
t  e.  S  -> 
( -.  m  e.  S  ->  ( m  <_  t  ->  ( m  +  1 )  <_ 
t ) ) ) ) )
5150com34 83 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( m  e.  ZZ  ->  ( S  C_  ZZ  ->  ( -.  m  e.  S  ->  ( t  e.  S  ->  ( m  <_  t  ->  ( m  +  1 )  <_  t )
) ) ) )
5251imp41 593 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( m  e.  ZZ  /\  S  C_  ZZ )  /\  -.  m  e.  S )  /\  t  e.  S )  ->  (
m  <_  t  ->  ( m  +  1 )  <_  t ) )
5352ralimdva 2799 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( m  e.  ZZ  /\  S  C_  ZZ )  /\  -.  m  e.  S
)  ->  ( A. t  e.  S  m  <_  t  ->  A. t  e.  S  ( m  +  1 )  <_ 
t ) )
5453ex 434 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  S  C_  ZZ )  -> 
( -.  m  e.  S  ->  ( A. t  e.  S  m  <_  t  ->  A. t  e.  S  ( m  +  1 )  <_ 
t ) ) )
5527, 54sylan9r 658 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( m  e.  ZZ  /\  S  C_  ZZ )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t
)  ->  ( A. t  e.  S  m  <_  t  ->  ( A. t  e.  S  m  <_  t  ->  A. t  e.  S  ( m  +  1 )  <_ 
t ) ) )
5655pm2.43d 48 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( m  e.  ZZ  /\  S  C_  ZZ )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t
)  ->  ( A. t  e.  S  m  <_  t  ->  A. t  e.  S  ( m  +  1 )  <_ 
t ) )
5756expl 618 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( m  e.  ZZ  ->  (
( S  C_  ZZ  /\ 
-.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  -> 
( A. t  e.  S  m  <_  t  ->  A. t  e.  S  ( m  +  1
)  <_  t )
) )
5822, 57syl 16 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( m  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( ( S  C_  ZZ  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  ( A. t  e.  S  m  <_  t  ->  A. t  e.  S  ( m  +  1 )  <_ 
t ) ) )
5921, 58sylani 654 . . . . . . . . . . 11  |-  ( m  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M
)  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  ( A. t  e.  S  m  <_  t  ->  A. t  e.  S  ( m  +  1 )  <_ 
t ) ) )
6059a2d 26 . . . . . . . . . 10  |-  ( m  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( (
( S  C_  ( ZZ>=
`  M )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  A. t  e.  S  m  <_  t )  -> 
( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t
)  ->  A. t  e.  S  ( m  +  1 )  <_ 
t ) ) )
613, 6, 9, 12, 18, 60uzind4 10917 . . . . . . . . 9  |-  ( n  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M
)  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  A. t  e.  S  n  <_  t ) )
62 breq1 4300 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( j  =  n  ->  (
j  <_  t  <->  n  <_  t ) )
6362ralbidv 2740 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( j  =  n  ->  ( A. t  e.  S  j  <_  t  <->  A. t  e.  S  n  <_  t ) )
6463rspcev 3078 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( n  e.  S  /\  A. t  e.  S  n  <_  t )  ->  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )
6564expcom 435 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A. t  e.  S  n  <_  t  ->  ( n  e.  S  ->  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t ) )
6665con3rr3 136 . . . . . . . . . 10  |-  ( -. 
E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t  ->  ( A. t  e.  S  n  <_  t  ->  -.  n  e.  S )
)
6766adantl 466 . . . . . . . . 9  |-  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  ( A. t  e.  S  n  <_  t  ->  -.  n  e.  S )
)
6861, 67sylcom 29 . . . . . . . 8  |-  ( n  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M
)  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  -.  n  e.  S ) )
69 ssel 3355 . . . . . . . . . 10  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( n  e.  S  ->  n  e.  ( ZZ>= `  M )
) )
7069con3rr3 136 . . . . . . . . 9  |-  ( -.  n  e.  ( ZZ>= `  M )  ->  ( S  C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  -.  n  e.  S ) )
7170adantrd 468 . . . . . . . 8  |-  ( -.  n  e.  ( ZZ>= `  M )  ->  (
( S  C_  ( ZZ>=
`  M )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  -.  n  e.  S
) )
7268, 71pm2.61i 164 . . . . . . 7  |-  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  -.  n  e.  S )
7372ex 434 . . . . . 6  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t  ->  -.  n  e.  S ) )
7473alrimdv 1687 . . . . 5  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t  ->  A. n  -.  n  e.  S
) )
75 eq0 3657 . . . . 5  |-  ( S  =  (/)  <->  A. n  -.  n  e.  S )
7674, 75syl6ibr 227 . . . 4  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t  ->  S  =  (/) ) )
7776necon1ad 2683 . . 3  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( S  =/=  (/)  ->  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t ) )
7877imp 429 . 2  |-  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  S  =/=  (/) )  ->  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )
79 breq2 4301 . . . 4  |-  ( t  =  k  ->  (
j  <_  t  <->  j  <_  k ) )
8079cbvralv 2952 . . 3  |-  ( A. t  e.  S  j  <_  t  <->  A. k  e.  S  j  <_  k )
8180rexbii 2745 . 2  |-  ( E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t  <->  E. j  e.  S  A. k  e.  S  j  <_  k )
8278, 81sylib 196 1  |-  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  S  =/=  (/) )  ->  E. j  e.  S  A. k  e.  S  j  <_  k )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369   A.wal 1367    = wceq 1369    e. wcel 1756    =/= wne 2611   A.wral 2720   E.wrex 2721    C_ wss 3333   (/)c0 3642   class class class wbr 4297   ` cfv 5423  (class class class)co 6096   RRcr 9286   1c1 9288    + caddc 9290    < clt 9423    <_ cle 9424   ZZcz 10651   ZZ>=cuz 10866
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-cnex 9343  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  df-uz 10867
This theorem is referenced by:  uzwo2  10924  nnwo  10925  infmssuzle  10942  infmssuzcl  10943
  Copyright terms: Public domain W3C validator