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Theorem monoord 11240
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 10957 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  N  e.  ( M ... N ) )
31, 2syl 15 . 2  |-  ( ph  ->  N  e.  ( M ... N ) )
4 eleq1 2426 . . . . . 6  |-  ( x  =  M  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  M  e.  ( M ... N ) ) )
5 fveq2 5632 . . . . . . 7  |-  ( x  =  M  ->  ( F `  x )  =  ( F `  M ) )
65breq2d 4137 . . . . . 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 2426 . . . . . 6  |-  ( x  =  n  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  n  e.  ( M ... N ) ) )
10 fveq2 5632 . . . . . . 7  |-  ( x  =  n  ->  ( F `  x )  =  ( F `  n ) )
1110breq2d 4137 . . . . . 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 2426 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N
) ) )
15 fveq2 5632 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  ( F `  x )  =  ( F `  ( n  +  1
) ) )
1615breq2d 4137 . . . . . 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 2426 . . . . . 6  |-  ( x  =  N  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  N  e.  ( M ... N ) ) )
20 fveq2 5632 . . . . . . 7  |-  ( x  =  N  ->  ( F `  x )  =  ( F `  N ) )
2120breq2d 4137 . . . . . 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 10956 . . . . . . . . 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 2711 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  A. k  e.  ( M ... N ) ( F `  k
)  e.  RR )
28 fveq2 5632 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  =  M  ->  ( F `  k )  =  ( F `  M ) )
2928eleq1d 2432 . . . . . . . . 9  |-  ( k  =  M  ->  (
( F `  k
)  e.  RR  <->  ( F `  M )  e.  RR ) )
3029rspcv 2965 . . . . . . . 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 9486 . . . . . 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 10961 . . . . . . . . . 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 10389 . . . . . . . . . . . . . 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 10948 . . . . . . . . . . . . . 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 10402 . . . . . . . . . . . . 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 10945 . . . . . . . . . . . 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 2711 . . . . . . . . . . . 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 5632 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  n  ->  ( F `  k )  =  ( F `  n ) )
53 oveq1 5988 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  =  n  ->  (
k  +  1 )  =  ( n  + 
1 ) )
5453fveq2d 5636 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  n  ->  ( F `  ( k  +  1 ) )  =  ( F `  ( n  +  1
) ) )
5552, 54breq12d 4138 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  =  n  ->  (
( F `  k
)  <_  ( F `  ( k  +  1 ) )  <->  ( F `  n )  <_  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) )
5655rspcv 2965 . . . . . . . . . . 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 2432 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  n  ->  (
( F `  k
)  e.  RR  <->  ( F `  n )  e.  RR ) )
6160rspcv 2965 . . . . . . . . . . . 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 5632 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  =  ( n  + 
1 )  ->  ( F `  k )  =  ( F `  ( n  +  1
) ) )
6463eleq1d 2432 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  ( n  + 
1 )  ->  (
( F `  k
)  e.  RR  <->  ( F `  ( n  +  1 ) )  e.  RR ) )
6564rspcv 2965 . . . . . . . . . . . 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 9061 . . . . . . . . . . 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 1183 . . . . . . . . . 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 10427 . . 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 1647    e. wcel 1715   A.wral 2628   class class class wbr 4125   ` cfv 5358  (class class class)co 5981   RRcr 8883   1c1 8885    + caddc 8887    <_ cle 9015    - cmin 9184   ZZcz 10175   ZZ>=cuz 10381   ...cfz 10935
This theorem is referenced by:  monoord2  11241  sermono  11242  climub  12342  isercolllem1  12345  climsup  12350  dvfsumlem3  19590  emcllem7  20518  lmdvg  23814
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1551  ax-5 1562  ax-17 1621  ax-9 1659  ax-8 1680  ax-13 1717  ax-14 1719  ax-6 1734  ax-7 1739  ax-11 1751  ax-12 1937  ax-ext 2347  ax-sep 4243  ax-nul 4251  ax-pow 4290  ax-pr 4316  ax-un 4615  ax-cnex 8940  ax-resscn 8941  ax-1cn 8942  ax-icn 8943  ax-addcl 8944  ax-addrcl 8945  ax-mulcl 8946  ax-mulrcl 8947  ax-mulcom 8948  ax-addass 8949  ax-mulass 8950  ax-distr 8951  ax-i2m1 8952  ax-1ne0 8953  ax-1rid 8954  ax-rnegex 8955  ax-rrecex 8956  ax-cnre 8957  ax-pre-lttri 8958  ax-pre-lttrn 8959  ax-pre-ltadd 8960  ax-pre-mulgt0 8961
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 936  df-3an 937  df-tru 1324  df-ex 1547  df-nf 1550  df-sb 1654  df-eu 2221  df-mo 2222  df-clab 2353  df-cleq 2359  df-clel 2362  df-nfc 2491  df-ne 2531  df-nel 2532  df-ral 2633  df-rex 2634  df-reu 2635  df-rab 2637  df-v 2875  df-sbc 3078  df-csb 3168  df-dif 3241  df-un 3243  df-in 3245  df-ss 3252  df-pss 3254  df-nul 3544  df-if 3655  df-pw 3716  df-sn 3735  df-pr 3736  df-tp 3737  df-op 3738  df-uni 3930  df-iun 4009  df-br 4126  df-opab 4180  df-mpt 4181  df-tr 4216  df-eprel 4408  df-id 4412  df-po 4417  df-so 4418  df-fr 4455  df-we 4457  df-ord 4498  df-on 4499  df-lim 4500  df-suc 4501  df-om 4760  df-xp 4798  df-rel 4799  df-cnv 4800  df-co 4801  df-dm 4802  df-rn 4803  df-res 4804  df-ima 4805  df-iota 5322  df-fun 5360  df-fn 5361  df-f 5362  df-f1 5363  df-fo 5364  df-f1o 5365  df-fv 5366  df-ov 5984  df-oprab 5985  df-mpt2 5986  df-1st 6249  df-2nd 6250  df-riota 6446  df-recs 6530  df-rdg 6565  df-er 6802  df-en 7007  df-dom 7008  df-sdom 7009  df-pnf 9016  df-mnf 9017  df-xr 9018  df-ltxr 9019  df-le 9020  df-sub 9186  df-neg 9187  df-nn 9894  df-n0 10115  df-z 10176  df-uz 10382  df-fz 10936
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