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Theorem monoord 11076
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 10804 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  N  e.  ( M ... N ) )
31, 2syl 15 . 2  |-  ( ph  ->  N  e.  ( M ... N ) )
4 eleq1 2343 . . . . . 6  |-  ( x  =  M  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  M  e.  ( M ... N ) ) )
5 fveq2 5525 . . . . . . 7  |-  ( x  =  M  ->  ( F `  x )  =  ( F `  M ) )
65breq2d 4035 . . . . . 6  |-  ( x  =  M  ->  (
( F `  M
)  <_  ( F `  x )  <->  ( F `  M )  <_  ( F `  M )
) )
74, 6imbi12d 311 . . . . 5  |-  ( x  =  M  ->  (
( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x )
)  <->  ( M  e.  ( M ... N
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  M )
) ) )
87imbi2d 307 . . . 4  |-  ( x  =  M  ->  (
( ph  ->  ( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x
) ) )  <->  ( ph  ->  ( M  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  M )
) ) ) )
9 eleq1 2343 . . . . . 6  |-  ( x  =  n  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  n  e.  ( M ... N ) ) )
10 fveq2 5525 . . . . . . 7  |-  ( x  =  n  ->  ( F `  x )  =  ( F `  n ) )
1110breq2d 4035 . . . . . 6  |-  ( x  =  n  ->  (
( F `  M
)  <_  ( F `  x )  <->  ( F `  M )  <_  ( F `  n )
) )
129, 11imbi12d 311 . . . . 5  |-  ( x  =  n  ->  (
( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x )
)  <->  ( n  e.  ( M ... N
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  n )
) ) )
1312imbi2d 307 . . . 4  |-  ( x  =  n  ->  (
( ph  ->  ( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x
) ) )  <->  ( ph  ->  ( n  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  n )
) ) ) )
14 eleq1 2343 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N
) ) )
15 fveq2 5525 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  ( F `  x )  =  ( F `  ( n  +  1
) ) )
1615breq2d 4035 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (
( F `  M
)  <_  ( F `  x )  <->  ( F `  M )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) )
1714, 16imbi12d 311 . . . . 5  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (
( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x )
)  <->  ( ( n  +  1 )  e.  ( M ... N
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) ) )
1817imbi2d 307 . . . 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 2343 . . . . . 6  |-  ( x  =  N  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  N  e.  ( M ... N ) ) )
20 fveq2 5525 . . . . . . 7  |-  ( x  =  N  ->  ( F `  x )  =  ( F `  N ) )
2120breq2d 4035 . . . . . 6  |-  ( x  =  N  ->  (
( F `  M
)  <_  ( F `  x )  <->  ( F `  M )  <_  ( F `  N )
) )
2219, 21imbi12d 311 . . . . 5  |-  ( x  =  N  ->  (
( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x )
)  <->  ( N  e.  ( M ... N
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  N )
) ) )
2322imbi2d 307 . . . 4  |-  ( x  =  N  ->  (
( ph  ->  ( x  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  x
) ) )  <->  ( ph  ->  ( N  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  N )
) ) ) )
24 eluzfz1 10803 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  M  e.  ( M ... N ) )
251, 24syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  M  e.  ( M ... N ) )
26 monoord.2 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( M ... N ) )  ->  ( F `  k )  e.  RR )
2726ralrimiva 2626 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  A. k  e.  ( M ... N ) ( F `  k
)  e.  RR )
28 fveq2 5525 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  =  M  ->  ( F `  k )  =  ( F `  M ) )
2928eleq1d 2349 . . . . . . . . 9  |-  ( k  =  M  ->  (
( F `  k
)  e.  RR  <->  ( F `  M )  e.  RR ) )
3029rspcv 2880 . . . . . . . 8  |-  ( M  e.  ( M ... N )  ->  ( A. k  e.  ( M ... N ) ( F `  k )  e.  RR  ->  ( F `  M )  e.  RR ) )
3125, 27, 30sylc 56 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( F `  M
)  e.  RR )
3231leidd 9339 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( F `  M
)  <_  ( F `  M ) )
3332a1d 22 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( M  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  M )
) )
3433a1i 10 . . . 4  |-  ( M  e.  ZZ  ->  ( ph  ->  ( M  e.  ( M ... N
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  M )
) ) )
35 simprl 732 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)
36 simprr 733 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N
) )
37 peano2fzr 10808 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  (
n  +  1 )  e.  ( M ... N ) )  ->  n  e.  ( M ... N ) )
3835, 36, 37syl2anc 642 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  n  e.  ( M ... N ) )
3938expr 598 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( (
n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  n  e.  ( M ... N
) ) )
4039imim1d 69 . . . . . . 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 10238 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  n  e.  ZZ )
4235, 41syl 15 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  n  e.  ZZ )
43 elfzuz3 10795 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  N  e.  ( ZZ>= `  ( n  +  1 ) ) )
4436, 43syl 15 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  N  e.  ( ZZ>= `  ( n  +  1 ) ) )
45 eluzp1m1 10251 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( n  e.  ZZ  /\  N  e.  ( ZZ>= `  ( n  +  1
) ) )  -> 
( N  -  1 )  e.  ( ZZ>= `  n ) )
4642, 44, 45syl2anc 642 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( N  -  1 )  e.  ( ZZ>= `  n )
)
47 elfzuzb 10792 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  ( M ... ( N  -  1
) )  <->  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( N  -  1 )  e.  ( ZZ>= `  n ) ) )
4835, 46, 47sylanbrc 645 . . . . . . . . . . 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 2626 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  A. k  e.  ( M ... ( N  -  1 ) ) ( F `  k
)  <_  ( F `  ( k  +  1 ) ) )
5150adantr 451 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  A. k  e.  ( M ... ( N  -  1 ) ) ( F `  k )  <_  ( F `  ( k  +  1 ) ) )
52 fveq2 5525 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  n  ->  ( F `  k )  =  ( F `  n ) )
53 oveq1 5865 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  =  n  ->  (
k  +  1 )  =  ( n  + 
1 ) )
5453fveq2d 5529 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  n  ->  ( F `  ( k  +  1 ) )  =  ( F `  ( n  +  1
) ) )
5552, 54breq12d 4036 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  =  n  ->  (
( F `  k
)  <_  ( F `  ( k  +  1 ) )  <->  ( F `  n )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) )
5655rspcv 2880 . . . . . . . . . . 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 56 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( F `  n )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) )
5831adantr 451 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( F `  M )  e.  RR )
5927adantr 451 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  A. k  e.  ( M ... N
) ( F `  k )  e.  RR )
6052eleq1d 2349 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  n  ->  (
( F `  k
)  e.  RR  <->  ( F `  n )  e.  RR ) )
6160rspcv 2880 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  ( M ... N )  ->  ( A. k  e.  ( M ... N ) ( F `  k )  e.  RR  ->  ( F `  n )  e.  RR ) )
6238, 59, 61sylc 56 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( F `  n )  e.  RR )
63 fveq2 5525 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  =  ( n  + 
1 )  ->  ( F `  k )  =  ( F `  ( n  +  1
) ) )
6463eleq1d 2349 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  ( n  + 
1 )  ->  (
( F `  k
)  e.  RR  <->  ( F `  ( n  +  1 ) )  e.  RR ) )
6564rspcv 2880 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  ( A. k  e.  ( M ... N ) ( F `  k )  e.  RR  ->  ( F `  ( n  +  1 ) )  e.  RR ) )
6636, 59, 65sylc 56 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( F `  ( n  +  1 ) )  e.  RR )
67 letr 8914 . . . . . . . . . . 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 1182 . . . . . . . . . 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 655 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( ( F `  M )  <_  ( F `  n
)  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) )
7069expr 598 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( (
n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  (
( F `  M
)  <_  ( F `  n )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  (
n  +  1 ) ) ) ) )
7170a2d 23 . . . . . . 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 40 . . . . . 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 424 . . . . 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 23 . . . 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 10276 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( ph  ->  ( N  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  N )
) ) )
761, 75mpcom 32 . 2  |-  ( ph  ->  ( N  e.  ( M ... N )  ->  ( F `  M )  <_  ( F `  N )
) )
773, 76mpd 14 1  |-  ( ph  ->  ( F `  M
)  <_  ( F `  N ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684   A.wral 2543   class class class wbr 4023   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   RRcr 8736   1c1 8738    + caddc 8740    <_ cle 8868    - cmin 9037   ZZcz 10024   ZZ>=cuz 10230   ...cfz 10782
This theorem is referenced by:  monoord2  11077  sermono  11078  climub  12135  isercolllem1  12138  climsup  12143  dvfsumlem3  19375  emcllem7  20295  lmdvg  23376
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-iun 3907  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-1st 6122  df-2nd 6123  df-riota 6304  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-er 6660  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-nn 9747  df-n0 9966  df-z 10025  df-uz 10231  df-fz 10783
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