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Theorem fzoopth

Description: A half-open integer range can represent an ordered pair, analogous to fzopth . (Contributed by Alexander van der Vekens, 1-Jul-2018)

Ref Expression
Assertion fzoopth ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → M ..^ N = J ..^ K ↔ M = J ∧ N = K

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fzolb ⊢ M ∈ M ..^ N ↔ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N
2 1 biranri ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → M ∈ M ..^ N
3 simpr ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → M ..^ N = J ..^ K
4 2 3 eleqtrd ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → M ∈ J ..^ K
5 elfzouz ⊢ M ∈ J ..^ K → M ∈ ℤ ≥ J
6 uzss ⊢ M ∈ ℤ ≥ J → ℤ ≥ M ⊆ ℤ ≥ J
7 4 5 6 3syl ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → ℤ ≥ M ⊆ ℤ ≥ J
8 eleq2 ⊢ M ..^ N = J ..^ K → M ∈ M ..^ N ↔ M ∈ J ..^ K
9 8 adantl ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → M ∈ M ..^ N ↔ M ∈ J ..^ K
10 2 9 mpbid ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → M ∈ J ..^ K
11 elfzolt3b ⊢ M ∈ J ..^ K → J ∈ J ..^ K
12 10 11 syl ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → J ∈ J ..^ K
13 12 3 eleqtrrd ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → J ∈ M ..^ N
14 elfzouz ⊢ J ∈ M ..^ N → J ∈ ℤ ≥ M
15 uzss ⊢ J ∈ ℤ ≥ M → ℤ ≥ J ⊆ ℤ ≥ M
16 13 14 15 3syl ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → ℤ ≥ J ⊆ ℤ ≥ M
17 7 16 eqssd ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → ℤ ≥ M = ℤ ≥ J
18 simpl1 ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → M ∈ ℤ
19 uz11 ⊢ M ∈ ℤ → ℤ ≥ M = ℤ ≥ J ↔ M = J
20 18 19 syl ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → ℤ ≥ M = ℤ ≥ J ↔ M = J
21 17 20 mpbid ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → M = J
22 fzoend ⊢ J ∈ J ..^ K → K − 1 ∈ J ..^ K
23 elfzoel2 ⊢ K − 1 ∈ J ..^ K → K ∈ ℤ
24 eleq2 ⊢ J ..^ K = M ..^ N → K − 1 ∈ J ..^ K ↔ K − 1 ∈ M ..^ N
25 24 eqcoms ⊢ M ..^ N = J ..^ K → K − 1 ∈ J ..^ K ↔ K − 1 ∈ M ..^ N
26 elfzo2 ⊢ K − 1 ∈ M ..^ N ↔ K − 1 ∈ ℤ ≥ M ∧ N ∈ ℤ ∧ K − 1 < N
27 simpl ⊢ K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K − 1 < N → K ∈ ℤ
28 simprl ⊢ K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K − 1 < N → N ∈ ℤ
29 zlem1lt ⊢ K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → K ≤ N ↔ K − 1 < N
30 29 ancoms ⊢ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → K ≤ N ↔ K − 1 < N
31 30 biimprd ⊢ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → K − 1 < N → K ≤ N
32 31 impancom ⊢ N ∈ ℤ ∧ K − 1 < N → K ∈ ℤ → K ≤ N
33 32 impcom ⊢ K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K − 1 < N → K ≤ N
34 27 28 33 3jca ⊢ K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K − 1 < N → K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N
35 34 expcom ⊢ N ∈ ℤ ∧ K − 1 < N → K ∈ ℤ → K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N
36 35 3adant1 ⊢ K − 1 ∈ ℤ ≥ M ∧ N ∈ ℤ ∧ K − 1 < N → K ∈ ℤ → K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N
37 36 a1d ⊢ K − 1 ∈ ℤ ≥ M ∧ N ∈ ℤ ∧ K − 1 < N → M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → K ∈ ℤ → K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N
38 26 37 sylbi ⊢ K − 1 ∈ M ..^ N → M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → K ∈ ℤ → K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N
39 25 38 biimtrdi ⊢ M ..^ N = J ..^ K → K − 1 ∈ J ..^ K → M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → K ∈ ℤ → K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N
40 39 com23 ⊢ M ..^ N = J ..^ K → M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → K − 1 ∈ J ..^ K → K ∈ ℤ → K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N
41 40 impcom ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → K − 1 ∈ J ..^ K → K ∈ ℤ → K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N
42 41 com13 ⊢ K ∈ ℤ → K − 1 ∈ J ..^ K → M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N
43 23 42 mpcom ⊢ K − 1 ∈ J ..^ K → M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N
44 22 43 syl ⊢ J ∈ J ..^ K → M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N
45 12 44 mpcom ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N
46 eluz2 ⊢ N ∈ ℤ ≥ K ↔ K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N
47 46 biimpri ⊢ K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ K ≤ N → N ∈ ℤ ≥ K
48 uzss ⊢ N ∈ ℤ ≥ K → ℤ ≥ N ⊆ ℤ ≥ K
49 45 47 48 3syl ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → ℤ ≥ N ⊆ ℤ ≥ K
50 1 biimpri ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → M ∈ M ..^ N
51 fzoend ⊢ M ∈ M ..^ N → N − 1 ∈ M ..^ N
52 eleq2 ⊢ M ..^ N = J ..^ K → N − 1 ∈ M ..^ N ↔ N − 1 ∈ J ..^ K
53 elfzo2 ⊢ N − 1 ∈ J ..^ K ↔ N − 1 ∈ ℤ ≥ J ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K
54 pm3.2 ⊢ N ∈ ℤ → K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K → N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K
55 54 3ad2ant2 ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K → N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K
56 55 com12 ⊢ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K → M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K
57 56 3adant1 ⊢ N − 1 ∈ ℤ ≥ J ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K → M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K
58 53 57 sylbi ⊢ N − 1 ∈ J ..^ K → M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K
59 52 58 biimtrdi ⊢ M ..^ N = J ..^ K → N − 1 ∈ M ..^ N → M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K
60 59 com3l ⊢ N − 1 ∈ M ..^ N → M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → M ..^ N = J ..^ K → N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K
61 51 60 syl ⊢ M ∈ M ..^ N → M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → M ..^ N = J ..^ K → N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K
62 50 61 mpcom ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → M ..^ N = J ..^ K → N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K
63 62 imp ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K
64 simpl ⊢ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K → N ∈ ℤ
65 simprl ⊢ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K → K ∈ ℤ
66 zlem1lt ⊢ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ → N ≤ K ↔ N − 1 < K
67 66 ancoms ⊢ K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → N ≤ K ↔ N − 1 < K
68 67 biimprd ⊢ K ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → N − 1 < K → N ≤ K
69 68 impancom ⊢ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K → N ∈ ℤ → N ≤ K
70 69 impcom ⊢ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K → N ≤ K
71 eluz2 ⊢ K ∈ ℤ ≥ N ↔ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N ≤ K
72 64 65 70 71 syl3anbrc ⊢ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ N − 1 < K → K ∈ ℤ ≥ N
73 uzss ⊢ K ∈ ℤ ≥ N → ℤ ≥ K ⊆ ℤ ≥ N
74 63 72 73 3syl ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → ℤ ≥ K ⊆ ℤ ≥ N
75 49 74 eqssd ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → ℤ ≥ N = ℤ ≥ K
76 simpl2 ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → N ∈ ℤ
77 uz11 ⊢ N ∈ ℤ → ℤ ≥ N = ℤ ≥ K ↔ N = K
78 76 77 syl ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → ℤ ≥ N = ℤ ≥ K ↔ N = K
79 75 78 mpbid ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → N = K
80 21 79 jca ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N ∧ M ..^ N = J ..^ K → M = J ∧ N = K
81 80 ex ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → M ..^ N = J ..^ K → M = J ∧ N = K
82 oveq12 ⊢ M = J ∧ N = K → M ..^ N = J ..^ K
83 81 82 impbid1 ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M < N → M ..^ N = J ..^ K ↔ M = J ∧ N = K