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Theorem uzwoOLD 10504
Description: Well-ordering principle: any non-empty subset of the upper integers has the least element. (Contributed by NM, 8-Oct-2005.) (Proof modification is discouraged.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
uzwoOLD  |-  ( ( 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 uzwoOLD
Dummy variables  t  h  n  m are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 breq1 4183 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( h  =  M  ->  (
h  <_  t  <->  M  <_  t ) )
21ralbidv 2694 . . . . . . . . . . 11  |-  ( h  =  M  ->  ( A. t  e.  S  h  <_  t  <->  A. t  e.  S  M  <_  t ) )
32imbi2d 308 . . . . . . . . . 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 4183 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( h  =  m  ->  (
h  <_  t  <->  m  <_  t ) )
54ralbidv 2694 . . . . . . . . . . 11  |-  ( h  =  m  ->  ( A. t  e.  S  h  <_  t  <->  A. t  e.  S  m  <_  t ) )
65imbi2d 308 . . . . . . . . . 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 4183 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( h  =  ( m  + 
1 )  ->  (
h  <_  t  <->  ( m  +  1 )  <_ 
t ) )
87ralbidv 2694 . . . . . . . . . . 11  |-  ( h  =  ( m  + 
1 )  ->  ( A. t  e.  S  h  <_  t  <->  A. t  e.  S  ( m  +  1 )  <_ 
t ) )
98imbi2d 308 . . . . . . . . . 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 4183 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( h  =  n  ->  (
h  <_  t  <->  n  <_  t ) )
1110ralbidv 2694 . . . . . . . . . . 11  |-  ( h  =  n  ->  ( A. t  e.  S  h  <_  t  <->  A. t  e.  S  n  <_  t ) )
1211imbi2d 308 . . . . . . . . . 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 3310 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( t  e.  S  ->  t  e.  ( ZZ>= `  M )
) )
14 eluzle 10462 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( t  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  M  <_  t )
1513, 14syl6 31 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( t  e.  S  ->  M  <_ 
t ) )
1615ralrimiv 2756 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  A. t  e.  S  M  <_  t )
1716adantr 452 . . . . . . . . . . 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 10469 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ZZ>= `  M )  C_  ZZ
20 sstr 3324 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  ( ZZ>=
`  M )  C_  ZZ )  ->  S  C_  ZZ )
2119, 20mpan2 653 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  S  C_  ZZ )
22 eluzelz 10460 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( m  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  m  e.  ZZ )
23 breq1 4183 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( j  =  m  ->  (
j  <_  t  <->  m  <_  t ) )
2423ralbidv 2694 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( j  =  m  ->  ( A. t  e.  S  j  <_  t  <->  A. t  e.  S  m  <_  t ) )
2524rspcev 3020 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( m  e.  S  /\  A. t  e.  S  m  <_  t )  ->  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )
2625expcom 425 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( A. t  e.  S  m  <_  t  ->  ( m  e.  S  ->  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t ) )
2726con3rr3 130 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( -. 
E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t  ->  ( A. t  e.  S  m  <_  t  ->  -.  m  e.  S )
)
28 ssel2 3311 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )  ->  t  e.  ZZ )
29 zre 10250 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( m  e.  ZZ  ->  m  e.  RR )
30 zre 10250 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( t  e.  ZZ  ->  t  e.  RR )
31 letri3 9124 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( m  e.  RR  /\  t  e.  RR )  ->  ( m  =  t  <-> 
( m  <_  t  /\  t  <_  m ) ) )
3229, 30, 31syl2an 464 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  t  e.  ZZ )  ->  ( m  =  t  <-> 
( m  <_  t  /\  t  <_  m ) ) )
33 zleltp1 10290 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( t  e.  ZZ  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( t  <_  m  <->  t  <  ( m  + 
1 ) ) )
34 peano2re 9203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( m  e.  RR  ->  (
m  +  1 )  e.  RR )
3529, 34syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( m  e.  ZZ  ->  (
m  +  1 )  e.  RR )
36 ltnle 9119 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( t  e.  RR  /\  ( m  +  1
)  e.  RR )  ->  ( t  < 
( m  +  1 )  <->  -.  ( m  +  1 )  <_ 
t ) )
3730, 35, 36syl2an 464 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( t  e.  ZZ  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( t  <  (
m  +  1 )  <->  -.  ( m  +  1 )  <_  t )
)
3833, 37bitrd 245 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( t  e.  ZZ  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( t  <_  m  <->  -.  ( m  +  1 )  <_  t )
)
3938ancoms 440 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  t  e.  ZZ )  ->  ( t  <_  m  <->  -.  ( m  +  1 )  <_  t )
)
4039anbi2d 685 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  t  e.  ZZ )  ->  ( ( m  <_ 
t  /\  t  <_  m )  <->  ( m  <_ 
t  /\  -.  (
m  +  1 )  <_  t ) ) )
4132, 40bitrd 245 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  t  e.  ZZ )  ->  ( m  =  t  <-> 
( m  <_  t  /\  -.  ( m  + 
1 )  <_  t
) ) )
4228, 41sylan2 461 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )
)  ->  ( m  =  t  <->  ( m  <_ 
t  /\  -.  (
m  +  1 )  <_  t ) ) )
43 eleq1a 2481 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( t  e.  S  ->  (
m  =  t  ->  m  e.  S )
)
4443ad2antll 710 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )
)  ->  ( m  =  t  ->  m  e.  S ) )
4542, 44sylbird 227 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )
)  ->  ( (
m  <_  t  /\  -.  ( m  +  1 )  <_  t )  ->  m  e.  S ) )
4645exp3a 426 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )
)  ->  ( m  <_  t  ->  ( -.  ( m  +  1
)  <_  t  ->  m  e.  S ) ) )
47 con1 122 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( -.  ( m  + 
1 )  <_  t  ->  m  e.  S )  ->  ( -.  m  e.  S  ->  ( m  +  1 )  <_ 
t ) )
4846, 47syl6 31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )
)  ->  ( m  <_  t  ->  ( -.  m  e.  S  ->  ( m  +  1 )  <_  t ) ) )
4948com23 74 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( m  e.  ZZ  /\  ( S  C_  ZZ  /\  t  e.  S )
)  ->  ( -.  m  e.  S  ->  ( m  <_  t  ->  ( m  +  1 )  <_  t ) ) )
5049exp32 589 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( m  e.  ZZ  ->  ( S  C_  ZZ  ->  (
t  e.  S  -> 
( -.  m  e.  S  ->  ( m  <_  t  ->  ( m  +  1 )  <_ 
t ) ) ) ) )
5150com34 79 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( m  e.  ZZ  ->  ( S  C_  ZZ  ->  ( -.  m  e.  S  ->  ( t  e.  S  ->  ( m  <_  t  ->  ( m  +  1 )  <_  t )
) ) ) )
5251imp41 577 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( m  e.  ZZ  /\  S  C_  ZZ )  /\  -.  m  e.  S )  /\  t  e.  S )  ->  (
m  <_  t  ->  ( m  +  1 )  <_  t ) )
5352ralimdva 2752 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( m  e.  ZZ  /\  S  C_  ZZ )  /\  -.  m  e.  S
)  ->  ( A. t  e.  S  m  <_  t  ->  A. t  e.  S  ( m  +  1 )  <_ 
t ) )
5453ex 424 . . . . . . . . . . . . . . . 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 640 . . . . . . . . . . . . . . 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 46 . . . . . . . . . . . . . 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 602 . . . . . . . . . . . . 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 636 . . . . . . . . . . 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 24 . . . . . . . . . 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 10498 . . . . . . . . 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 4183 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( j  =  n  ->  (
j  <_  t  <->  n  <_  t ) )
6362ralbidv 2694 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( j  =  n  ->  ( A. t  e.  S  j  <_  t  <->  A. t  e.  S  n  <_  t ) )
6463rspcev 3020 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( n  e.  S  /\  A. t  e.  S  n  <_  t )  ->  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )
6564expcom 425 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A. t  e.  S  n  <_  t  ->  ( n  e.  S  ->  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t ) )
6665con3rr3 130 . . . . . . . . . 10  |-  ( -. 
E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t  ->  ( A. t  e.  S  n  <_  t  ->  -.  n  e.  S )
)
6766adantl 453 . . . . . . . . 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 27 . . . . . . . 8  |-  ( n  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M
)  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  -.  n  e.  S ) )
69 ssel 3310 . . . . . . . . . 10  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( n  e.  S  ->  n  e.  ( ZZ>= `  M )
) )
7069con3rr3 130 . . . . . . . . 9  |-  ( -.  n  e.  ( ZZ>= `  M )  ->  ( S  C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  -.  n  e.  S ) )
7170adantrd 455 . . . . . . . 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 158 . . . . . . 7  |-  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )  ->  -.  n  e.  S )
7372ex 424 . . . . . 6  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t  ->  -.  n  e.  S ) )
7473alrimdv 1640 . . . . 5  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t  ->  A. n  -.  n  e.  S
) )
75 eq0 3610 . . . . 5  |-  ( S  =  (/)  <->  A. n  -.  n  e.  S )
7674, 75syl6ibr 219 . . . 4  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( -.  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t  ->  S  =  (/) ) )
7776con1d 118 . . 3  |-  ( S 
C_  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( -.  S  =  (/)  ->  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t ) )
7877imp 419 . 2  |-  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  -.  S  =  (/) )  ->  E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t )
79 breq2 4184 . . . 4  |-  ( t  =  k  ->  (
j  <_  t  <->  j  <_  k ) )
8079cbvralv 2900 . . 3  |-  ( A. t  e.  S  j  <_  t  <->  A. k  e.  S  j  <_  k )
8180rexbii 2699 . 2  |-  ( E. j  e.  S  A. t  e.  S  j  <_  t  <->  E. j  e.  S  A. k  e.  S  j  <_  k )
8278, 81sylib 189 1  |-  ( ( S  C_  ( ZZ>= `  M )  /\  -.  S  =  (/) )  ->  E. j  e.  S  A. k  e.  S  j  <_  k )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359   A.wal 1546    = wceq 1649    e. wcel 1721   A.wral 2674   E.wrex 2675    C_ wss 3288   (/)c0 3596   class class class wbr 4180   ` cfv 5421  (class class class)co 6048   RRcr 8953   1c1 8955    + caddc 8957    < clt 9084    <_ cle 9085   ZZcz 10246   ZZ>=cuz 10452
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 2393  ax-sep 4298  ax-nul 4306  ax-pow 4345  ax-pr 4371  ax-un 4668  ax-cnex 9010  ax-resscn 9011  ax-1cn 9012  ax-icn 9013  ax-addcl 9014  ax-addrcl 9015  ax-mulcl 9016  ax-mulrcl 9017  ax-mulcom 9018  ax-addass 9019  ax-mulass 9020  ax-distr 9021  ax-i2m1 9022  ax-1ne0 9023  ax-1rid 9024  ax-rnegex 9025  ax-rrecex 9026  ax-cnre 9027  ax-pre-lttri 9028  ax-pre-lttrn 9029  ax-pre-ltadd 9030  ax-pre-mulgt0 9031
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 2266  df-mo 2267  df-clab 2399  df-cleq 2405  df-clel 2408  df-nfc 2537  df-ne 2577  df-nel 2578  df-ral 2679  df-rex 2680  df-reu 2681  df-rab 2683  df-v 2926  df-sbc 3130  df-csb 3220  df-dif 3291  df-un 3293  df-in 3295  df-ss 3302  df-pss 3304  df-nul 3597  df-if 3708  df-pw 3769  df-sn 3788  df-pr 3789  df-tp 3790  df-op 3791  df-uni 3984  df-iun 4063  df-br 4181  df-opab 4235  df-mpt 4236  df-tr 4271  df-eprel 4462  df-id 4466  df-po 4471  df-so 4472  df-fr 4509  df-we 4511  df-ord 4552  df-on 4553  df-lim 4554  df-suc 4555  df-om 4813  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 5385  df-fun 5423  df-fn 5424  df-f 5425  df-f1 5426  df-fo 5427  df-f1o 5428  df-fv 5429  df-ov 6051  df-oprab 6052  df-mpt2 6053  df-riota 6516  df-recs 6600  df-rdg 6635  df-er 6872  df-en 7077  df-dom 7078  df-sdom 7079  df-pnf 9086  df-mnf 9087  df-xr 9088  df-ltxr 9089  df-le 9090  df-sub 9257  df-neg 9258  df-nn 9965  df-n0 10186  df-z 10247  df-uz 10453
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