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Theorem nnunb 10219
Description: The set of natural numbers is unbounded above. Theorem I.28 of [Apostol] p. 26. (Contributed by NM, 21-Jan-1997.)
Assertion
Ref Expression
nnunb  |-  -.  E. x  e.  RR  A. y  e.  NN  ( y  < 
x  \/  y  =  x )
Distinct variable group:    x, y

Proof of Theorem nnunb
Dummy variable  z is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 pm3.24 854 . . . 4  |-  -.  ( A. y  e.  NN  -.  x  <  y  /\  -.  A. y  e.  NN  -.  x  <  y )
2 peano2rem 9369 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  RR  ->  (
x  -  1 )  e.  RR )
3 ltm1 9852 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  e.  RR  ->  (
x  -  1 )  <  x )
4 ovex 6108 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  -  1 )  e. 
_V
5 eleq1 2498 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( y  =  ( x  - 
1 )  ->  (
y  e.  RR  <->  ( x  -  1 )  e.  RR ) )
6 breq1 4217 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  =  ( x  - 
1 )  ->  (
y  <  x  <->  ( x  -  1 )  < 
x ) )
7 breq1 4217 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( y  =  ( x  - 
1 )  ->  (
y  <  z  <->  ( x  -  1 )  < 
z ) )
87rexbidv 2728 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  =  ( x  - 
1 )  ->  ( E. z  e.  NN  y  <  z  <->  E. z  e.  NN  ( x  - 
1 )  <  z
) )
96, 8imbi12d 313 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( y  =  ( x  - 
1 )  ->  (
( y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z )  <->  ( (
x  -  1 )  <  x  ->  E. z  e.  NN  ( x  - 
1 )  <  z
) ) )
105, 9imbi12d 313 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( y  =  ( x  - 
1 )  ->  (
( y  e.  RR  ->  ( y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z ) )  <-> 
( ( x  - 
1 )  e.  RR  ->  ( ( x  - 
1 )  <  x  ->  E. z  e.  NN  ( x  -  1
)  <  z )
) ) )
114, 10spcv 3044 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A. y ( y  e.  RR  ->  ( y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z
) )  ->  (
( x  -  1 )  e.  RR  ->  ( ( x  -  1 )  <  x  ->  E. z  e.  NN  ( x  -  1
)  <  z )
) )
123, 11syl7 66 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A. y ( y  e.  RR  ->  ( y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z
) )  ->  (
( x  -  1 )  e.  RR  ->  ( x  e.  RR  ->  E. z  e.  NN  (
x  -  1 )  <  z ) ) )
132, 12syl5 31 . . . . . . . . . 10  |-  ( A. y ( y  e.  RR  ->  ( y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z
) )  ->  (
x  e.  RR  ->  ( x  e.  RR  ->  E. z  e.  NN  (
x  -  1 )  <  z ) ) )
1413pm2.43d 47 . . . . . . . . 9  |-  ( A. y ( y  e.  RR  ->  ( y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z
) )  ->  (
x  e.  RR  ->  E. z  e.  NN  (
x  -  1 )  <  z ) )
15 df-rex 2713 . . . . . . . . 9  |-  ( E. z  e.  NN  (
x  -  1 )  <  z  <->  E. z
( z  e.  NN  /\  ( x  -  1 )  <  z ) )
1614, 15syl6ib 219 . . . . . . . 8  |-  ( A. y ( y  e.  RR  ->  ( y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z
) )  ->  (
x  e.  RR  ->  E. z ( z  e.  NN  /\  ( x  -  1 )  < 
z ) ) )
1716com12 30 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  RR  ->  ( A. y ( y  e.  RR  ->  ( y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z
) )  ->  E. z
( z  e.  NN  /\  ( x  -  1 )  <  z ) ) )
18 nnre 10009 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  NN  ->  z  e.  RR )
19 1re 9092 . . . . . . . . . . . 12  |-  1  e.  RR
20 ltsubadd 9500 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  e.  RR  /\  1  e.  RR  /\  z  e.  RR )  ->  (
( x  -  1 )  <  z  <->  x  <  ( z  +  1 ) ) )
2119, 20mp3an2 1268 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  RR  /\  z  e.  RR )  ->  ( ( x  - 
1 )  <  z  <->  x  <  ( z  +  1 ) ) )
2218, 21sylan2 462 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  e.  RR  /\  z  e.  NN )  ->  ( ( x  - 
1 )  <  z  <->  x  <  ( z  +  1 ) ) )
2322pm5.32da 624 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  RR  ->  (
( z  e.  NN  /\  ( x  -  1 )  <  z )  <-> 
( z  e.  NN  /\  x  <  ( z  +  1 ) ) ) )
2423exbidv 1637 . . . . . . . 8  |-  ( x  e.  RR  ->  ( E. z ( z  e.  NN  /\  ( x  -  1 )  < 
z )  <->  E. z
( z  e.  NN  /\  x  <  ( z  +  1 ) ) ) )
25 peano2nn 10014 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  e.  NN  ->  (
z  +  1 )  e.  NN )
26 ovex 6108 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  +  1 )  e. 
_V
27 eleq1 2498 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  =  ( z  +  1 )  ->  (
y  e.  NN  <->  ( z  +  1 )  e.  NN ) )
28 breq2 4218 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  =  ( z  +  1 )  ->  (
x  <  y  <->  x  <  ( z  +  1 ) ) )
2927, 28anbi12d 693 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  ( z  +  1 )  ->  (
( y  e.  NN  /\  x  <  y )  <-> 
( ( z  +  1 )  e.  NN  /\  x  <  ( z  +  1 ) ) ) )
3026, 29spcev 3045 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( z  +  1 )  e.  NN  /\  x  <  ( z  +  1 ) )  ->  E. y ( y  e.  NN  /\  x  < 
y ) )
3125, 30sylan 459 . . . . . . . . 9  |-  ( ( z  e.  NN  /\  x  <  ( z  +  1 ) )  ->  E. y ( y  e.  NN  /\  x  < 
y ) )
3231exlimiv 1645 . . . . . . . 8  |-  ( E. z ( z  e.  NN  /\  x  < 
( z  +  1 ) )  ->  E. y
( y  e.  NN  /\  x  <  y ) )
3324, 32syl6bi 221 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  RR  ->  ( E. z ( z  e.  NN  /\  ( x  -  1 )  < 
z )  ->  E. y
( y  e.  NN  /\  x  <  y ) ) )
3417, 33syld 43 . . . . . 6  |-  ( x  e.  RR  ->  ( A. y ( y  e.  RR  ->  ( y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z
) )  ->  E. y
( y  e.  NN  /\  x  <  y ) ) )
35 df-ral 2712 . . . . . 6  |-  ( A. y  e.  RR  (
y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z )  <->  A. y
( y  e.  RR  ->  ( y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z ) ) )
36 df-ral 2712 . . . . . . . 8  |-  ( A. y  e.  NN  -.  x  <  y  <->  A. y
( y  e.  NN  ->  -.  x  <  y
) )
37 alinexa 1589 . . . . . . . 8  |-  ( A. y ( y  e.  NN  ->  -.  x  <  y )  <->  -.  E. y
( y  e.  NN  /\  x  <  y ) )
3836, 37bitr2i 243 . . . . . . 7  |-  ( -. 
E. y ( y  e.  NN  /\  x  <  y )  <->  A. y  e.  NN  -.  x  < 
y )
3938con1bii 323 . . . . . 6  |-  ( -. 
A. y  e.  NN  -.  x  <  y  <->  E. y
( y  e.  NN  /\  x  <  y ) )
4034, 35, 393imtr4g 263 . . . . 5  |-  ( x  e.  RR  ->  ( A. y  e.  RR  ( y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z )  ->  -.  A. y  e.  NN  -.  x  <  y ) )
4140anim2d 550 . . . 4  |-  ( x  e.  RR  ->  (
( A. y  e.  NN  -.  x  < 
y  /\  A. y  e.  RR  ( y  < 
x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z
) )  ->  ( A. y  e.  NN  -.  x  <  y  /\  -.  A. y  e.  NN  -.  x  <  y ) ) )
421, 41mtoi 172 . . 3  |-  ( x  e.  RR  ->  -.  ( A. y  e.  NN  -.  x  <  y  /\  A. y  e.  RR  (
y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z ) ) )
4342nrex 2810 . 2  |-  -.  E. x  e.  RR  ( A. y  e.  NN  -.  x  <  y  /\  A. y  e.  RR  (
y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z ) )
44 nnssre 10006 . . 3  |-  NN  C_  RR
45 1nn 10013 . . . . 5  |-  1  e.  NN
46 n0i 3635 . . . . 5  |-  ( 1  e.  NN  ->  -.  NN  =  (/) )
4745, 46ax-mp 8 . . . 4  |-  -.  NN  =  (/)
4847neir 2606 . . 3  |-  NN  =/=  (/)
49 sup2 9966 . . 3  |-  ( ( NN  C_  RR  /\  NN  =/=  (/)  /\  E. x  e.  RR  A. y  e.  NN  ( y  < 
x  \/  y  =  x ) )  ->  E. x  e.  RR  ( A. y  e.  NN  -.  x  <  y  /\  A. y  e.  RR  (
y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z ) ) )
5044, 48, 49mp3an12 1270 . 2  |-  ( E. x  e.  RR  A. y  e.  NN  (
y  <  x  \/  y  =  x )  ->  E. x  e.  RR  ( A. y  e.  NN  -.  x  <  y  /\  A. y  e.  RR  (
y  <  x  ->  E. z  e.  NN  y  <  z ) ) )
5143, 50mto 170 1  |-  -.  E. x  e.  RR  A. y  e.  NN  ( y  < 
x  \/  y  =  x )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 178    \/ wo 359    /\ wa 360   A.wal 1550   E.wex 1551    = wceq 1653    e. wcel 1726    =/= wne 2601   A.wral 2707   E.wrex 2708    C_ wss 3322   (/)c0 3630   class class class wbr 4214  (class class class)co 6083   RRcr 8991   1c1 8993    + caddc 8995    < clt 9122    - cmin 9293   NNcn 10002
This theorem is referenced by:  arch  10220
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1627  ax-9 1667  ax-8 1688  ax-13 1728  ax-14 1730  ax-6 1745  ax-7 1750  ax-11 1762  ax-12 1951  ax-ext 2419  ax-sep 4332  ax-nul 4340  ax-pow 4379  ax-pr 4405  ax-un 4703  ax-resscn 9049  ax-1cn 9050  ax-icn 9051  ax-addcl 9052  ax-addrcl 9053  ax-mulcl 9054  ax-mulrcl 9055  ax-mulcom 9056  ax-addass 9057  ax-mulass 9058  ax-distr 9059  ax-i2m1 9060  ax-1ne0 9061  ax-1rid 9062  ax-rnegex 9063  ax-rrecex 9064  ax-cnre 9065  ax-pre-lttri 9066  ax-pre-lttrn 9067  ax-pre-ltadd 9068  ax-pre-mulgt0 9069  ax-pre-sup 9070
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 938  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1660  df-eu 2287  df-mo 2288  df-clab 2425  df-cleq 2431  df-clel 2434  df-nfc 2563  df-ne 2603  df-nel 2604  df-ral 2712  df-rex 2713  df-reu 2714  df-rab 2716  df-v 2960  df-sbc 3164  df-csb 3254  df-dif 3325  df-un 3327  df-in 3329  df-ss 3336  df-pss 3338  df-nul 3631  df-if 3742  df-pw 3803  df-sn 3822  df-pr 3823  df-tp 3824  df-op 3825  df-uni 4018  df-iun 4097  df-br 4215  df-opab 4269  df-mpt 4270  df-tr 4305  df-eprel 4496  df-id 4500  df-po 4505  df-so 4506  df-fr 4543  df-we 4545  df-ord 4586  df-on 4587  df-lim 4588  df-suc 4589  df-om 4848  df-xp 4886  df-rel 4887  df-cnv 4888  df-co 4889  df-dm 4890  df-rn 4891  df-res 4892  df-ima 4893  df-iota 5420  df-fun 5458  df-fn 5459  df-f 5460  df-f1 5461  df-fo 5462  df-f1o 5463  df-fv 5464  df-ov 6086  df-oprab 6087  df-mpt2 6088  df-riota 6551  df-recs 6635  df-rdg 6670  df-er 6907  df-en 7112  df-dom 7113  df-sdom 7114  df-pnf 9124  df-mnf 9125  df-xr 9126  df-ltxr 9127  df-le 9128  df-sub 9295  df-neg 9296  df-nn 10003
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