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Theorem addsproplem3

Description: Lemma for surreal addition properties. Show the cut properties of surreal addition. (Contributed by Scott Fenton, 21-Jan-2025)

Ref Expression
Hypotheses addsproplem.1 ⊢ φ → ∀ x ∈ No ∀ y ∈ No ∀ z ∈ No bday ⁡ x + bday ⁡ y ∪ bday ⁡ x + bday ⁡ z ∈ bday ⁡ X + bday ⁡ Y ∪ bday ⁡ X + bday ⁡ Z → x + s y ∈ No ∧ y < s z → y + s x < s z + s x
addsproplem2.2 ⊢ φ → X ∈ No
addsproplem2.3 ⊢ φ → Y ∈ No
Assertion addsproplem3 ⊢ φ → X + s Y ∈ No ∧ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m ≪ s X + s Y ∧ X + s Y ≪ s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 addsproplem.1 ⊢ φ → ∀ x ∈ No ∀ y ∈ No ∀ z ∈ No bday ⁡ x + bday ⁡ y ∪ bday ⁡ x + bday ⁡ z ∈ bday ⁡ X + bday ⁡ Y ∪ bday ⁡ X + bday ⁡ Z → x + s y ∈ No ∧ y < s z → y + s x < s z + s x
2 addsproplem2.2 ⊢ φ → X ∈ No
3 addsproplem2.3 ⊢ φ → Y ∈ No
4 1 2 3 addsproplem2 ⊢ φ → p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m ≪ s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s
5 cutcuts ⊢ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m ≪ s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s → p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s ∈ No ∧ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m ≪ s p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s ∧ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s ≪ s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s
6 4 5 syl ⊢ φ → p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s ∈ No ∧ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m ≪ s p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s ∧ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s ≪ s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s
7 addsval2 ⊢ X ∈ No ∧ Y ∈ No → X + s Y = p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s
8 2 3 7 syl2anc ⊢ φ → X + s Y = p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s
9 8 eleq1d ⊢ φ → X + s Y ∈ No ↔ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s ∈ No
10 8 sneqd ⊢ φ → X + s Y = p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s
11 10 breq2d ⊢ φ → p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m ≪ s X + s Y ↔ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m ≪ s p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s
12 10 breq1d ⊢ φ → X + s Y ≪ s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s ↔ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s ≪ s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s
13 9 11 12 3anbi123d ⊢ φ → X + s Y ∈ No ∧ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m ≪ s X + s Y ∧ X + s Y ≪ s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s ↔ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s ∈ No ∧ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m ≪ s p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s ∧ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m | s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s ≪ s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s
14 6 13 mpbird ⊢ φ → X + s Y ∈ No ∧ p | ∃ l ∈ L ⁡ X p = l + s Y ∪ q | ∃ m ∈ L ⁡ Y q = X + s m ≪ s X + s Y ∧ X + s Y ≪ s w | ∃ r ∈ R ⁡ X w = r + s Y ∪ t | ∃ s ∈ R ⁡ Y t = X + s s