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Theorem zbtwnre 10528
Description: There is a unique integer between a real number and the number plus one. Exercise 5 of [Apostol] p. 28. (Contributed by NM, 13-Nov-2004.)
Assertion
Ref Expression
zbtwnre  |-  ( A  e.  RR  ->  E! x  e.  ZZ  ( A  <_  x  /\  x  <  ( A  +  1 ) ) )
Distinct variable group:    x, A

Proof of Theorem zbtwnre
Dummy variable  y is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 zmin 10526 . 2  |-  ( A  e.  RR  ->  E! x  e.  ZZ  ( A  <_  x  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y ) ) )
2 zre 10242 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  e.  ZZ  ->  y  e.  RR )
3 zre 10242 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  e.  ZZ  ->  x  e.  RR )
4 peano2rem 9323 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  e.  RR  ->  (
x  -  1 )  e.  RR )
53, 4syl 16 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  e.  ZZ  ->  (
x  -  1 )  e.  RR )
6 ltletr 9122 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( x  -  1 )  e.  RR  /\  A  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  (
( ( x  - 
1 )  <  A  /\  A  <_  y )  ->  ( x  - 
1 )  <  y
) )
75, 6syl3an1 1217 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  (
( ( x  - 
1 )  <  A  /\  A  <_  y )  ->  ( x  - 
1 )  <  y
) )
873expa 1153 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  y  e.  RR )  ->  ( ( ( x  -  1 )  <  A  /\  A  <_  y )  ->  (
x  -  1 )  <  y ) )
92, 8sylan2 461 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  y  e.  ZZ )  ->  ( ( ( x  -  1 )  <  A  /\  A  <_  y )  ->  (
x  -  1 )  <  y ) )
10 zlem1lt 10283 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  ->  ( x  <_  y  <->  ( x  -  1 )  <  y ) )
1110adantlr 696 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  y  e.  ZZ )  ->  ( x  <_ 
y  <->  ( x  - 
1 )  <  y
) )
129, 11sylibrd 226 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  y  e.  ZZ )  ->  ( ( ( x  -  1 )  <  A  /\  A  <_  y )  ->  x  <_  y ) )
1312exp4b 591 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( y  e.  ZZ  ->  ( ( x  - 
1 )  <  A  ->  ( A  <_  y  ->  x  <_  y )
) ) )
1413com23 74 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( ( x  - 
1 )  <  A  ->  ( y  e.  ZZ  ->  ( A  <_  y  ->  x  <_  y )
) ) )
1514ralrimdv 2755 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( ( x  - 
1 )  <  A  ->  A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y ) ) )
165ltnrd 9163 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  ZZ  ->  -.  ( x  -  1
)  <  ( x  -  1 ) )
17 peano2zm 10276 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  e.  ZZ  ->  (
x  -  1 )  e.  ZZ )
18 zlem1lt 10283 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  ( x  -  1
)  e.  ZZ )  ->  ( x  <_ 
( x  -  1 )  <->  ( x  - 
1 )  <  (
x  -  1 ) ) )
1917, 18mpdan 650 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  ZZ  ->  (
x  <_  ( x  -  1 )  <->  ( x  -  1 )  < 
( x  -  1 ) ) )
2016, 19mtbird 293 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  ZZ  ->  -.  x  <_  ( x  - 
1 ) )
2120ad2antrr 707 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y ) )  ->  -.  x  <_  ( x  - 
1 ) )
22 lenlt 9110 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  e.  RR  /\  ( x  -  1
)  e.  RR )  ->  ( A  <_ 
( x  -  1 )  <->  -.  ( x  -  1 )  < 
A ) )
235, 22sylan2 461 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  RR  /\  x  e.  ZZ )  ->  ( A  <_  (
x  -  1 )  <->  -.  ( x  -  1 )  <  A ) )
2423ancoms 440 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( A  <_  (
x  -  1 )  <->  -.  ( x  -  1 )  <  A ) )
2524adantr 452 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y ) )  ->  ( A  <_  ( x  - 
1 )  <->  -.  (
x  -  1 )  <  A ) )
26 breq2 4176 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  =  ( x  - 
1 )  ->  ( A  <_  y  <->  A  <_  ( x  -  1 ) ) )
27 breq2 4176 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  =  ( x  - 
1 )  ->  (
x  <_  y  <->  x  <_  ( x  -  1 ) ) )
2826, 27imbi12d 312 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( y  =  ( x  - 
1 )  ->  (
( A  <_  y  ->  x  <_  y )  <->  ( A  <_  ( x  -  1 )  ->  x  <_  ( x  - 
1 ) ) ) )
2928rspcv 3008 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  -  1 )  e.  ZZ  ->  ( A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y )  -> 
( A  <_  (
x  -  1 )  ->  x  <_  (
x  -  1 ) ) ) )
3017, 29syl 16 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  e.  ZZ  ->  ( A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y )  -> 
( A  <_  (
x  -  1 )  ->  x  <_  (
x  -  1 ) ) ) )
3130imp 419 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y ) )  -> 
( A  <_  (
x  -  1 )  ->  x  <_  (
x  -  1 ) ) )
3231adantlr 696 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y ) )  ->  ( A  <_  ( x  - 
1 )  ->  x  <_  ( x  -  1 ) ) )
3325, 32sylbird 227 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y ) )  ->  ( -.  ( x  -  1 )  <  A  ->  x  <_  ( x  - 
1 ) ) )
3421, 33mt3d 119 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y ) )  ->  (
x  -  1 )  <  A )
3534ex 424 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y )  ->  ( x  -  1 )  < 
A ) )
3615, 35impbid 184 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( ( x  - 
1 )  <  A  <->  A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y ) ) )
37 1re 9046 . . . . . . . 8  |-  1  e.  RR
38 ltsubadd 9454 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  RR  /\  1  e.  RR  /\  A  e.  RR )  ->  (
( x  -  1 )  <  A  <->  x  <  ( A  +  1 ) ) )
3937, 38mp3an2 1267 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  RR  /\  A  e.  RR )  ->  ( ( x  - 
1 )  <  A  <->  x  <  ( A  + 
1 ) ) )
403, 39sylan 458 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( ( x  - 
1 )  <  A  <->  x  <  ( A  + 
1 ) ) )
4136, 40bitr3d 247 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  A  e.  RR )  ->  ( A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y )  <->  x  <  ( A  +  1 ) ) )
4241ancoms 440 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR  /\  x  e.  ZZ )  ->  ( A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y )  <->  x  <  ( A  +  1 ) ) )
4342anbi2d 685 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR  /\  x  e.  ZZ )  ->  ( ( A  <_  x  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_ 
y  ->  x  <_  y ) )  <->  ( A  <_  x  /\  x  < 
( A  +  1 ) ) ) )
4443reubidva 2851 . 2  |-  ( A  e.  RR  ->  ( E! x  e.  ZZ  ( A  <_  x  /\  A. y  e.  ZZ  ( A  <_  y  ->  x  <_  y ) )  <->  E! x  e.  ZZ  ( A  <_  x  /\  x  <  ( A  +  1 ) ) ) )
451, 44mpbid 202 1  |-  ( A  e.  RR  ->  E! x  e.  ZZ  ( A  <_  x  /\  x  <  ( A  +  1 ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359    = wceq 1649    e. wcel 1721   A.wral 2666   E!wreu 2668   class class class wbr 4172  (class class class)co 6040   RRcr 8945   1c1 8947    + caddc 8949    < clt 9076    <_ cle 9077    - cmin 9247   ZZcz 10238
This theorem is referenced by:  rebtwnz  10529  qbtwnre  10741
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1662  ax-8 1683  ax-13 1723  ax-14 1725  ax-6 1740  ax-7 1745  ax-11 1757  ax-12 1946  ax-ext 2385  ax-sep 4290  ax-nul 4298  ax-pow 4337  ax-pr 4363  ax-un 4660  ax-cnex 9002  ax-resscn 9003  ax-1cn 9004  ax-icn 9005  ax-addcl 9006  ax-addrcl 9007  ax-mulcl 9008  ax-mulrcl 9009  ax-mulcom 9010  ax-addass 9011  ax-mulass 9012  ax-distr 9013  ax-i2m1 9014  ax-1ne0 9015  ax-1rid 9016  ax-rnegex 9017  ax-rrecex 9018  ax-cnre 9019  ax-pre-lttri 9020  ax-pre-lttrn 9021  ax-pre-ltadd 9022  ax-pre-mulgt0 9023  ax-pre-sup 9024
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2258  df-mo 2259  df-clab 2391  df-cleq 2397  df-clel 2400  df-nfc 2529  df-ne 2569  df-nel 2570  df-ral 2671  df-rex 2672  df-reu 2673  df-rmo 2674  df-rab 2675  df-v 2918  df-sbc 3122  df-csb 3212  df-dif 3283  df-un 3285  df-in 3287  df-ss 3294  df-pss 3296  df-nul 3589  df-if 3700  df-pw 3761  df-sn 3780  df-pr 3781  df-tp 3782  df-op 3783  df-uni 3976  df-iun 4055  df-br 4173  df-opab 4227  df-mpt 4228  df-tr 4263  df-eprel 4454  df-id 4458  df-po 4463  df-so 4464  df-fr 4501  df-we 4503  df-ord 4544  df-on 4545  df-lim 4546  df-suc 4547  df-om 4805  df-xp 4843  df-rel 4844  df-cnv 4845  df-co 4846  df-dm 4847  df-rn 4848  df-res 4849  df-ima 4850  df-iota 5377  df-fun 5415  df-fn 5416  df-f 5417  df-f1 5418  df-fo 5419  df-f1o 5420  df-fv 5421  df-ov 6043  df-oprab 6044  df-mpt2 6045  df-riota 6508  df-recs 6592  df-rdg 6627  df-er 6864  df-en 7069  df-dom 7070  df-sdom 7071  df-sup 7404  df-pnf 9078  df-mnf 9079  df-xr 9080  df-ltxr 9081  df-le 9082  df-sub 9249  df-neg 9250  df-nn 9957  df-n0 10178  df-z 10239  df-uz 10445
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