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Theorem isercolllem1

Description: Lemma for isercoll . (Contributed by Mario Carneiro, 6-Apr-2015)

Ref Expression
Hypotheses isercoll.z ⊢ Z = ℤ ≥ M
isercoll.m ⊢ φ → M ∈ ℤ
isercoll.g ⊢ φ → G : ℕ ⟶ Z
isercoll.i ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k < G ⁡ k + 1
Assertion isercolllem1 ⊢ φ ∧ S ⊆ ℕ → G ↾ S Isom < , < S G S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isercoll.z ⊢ Z = ℤ ≥ M
2 isercoll.m ⊢ φ → M ∈ ℤ
3 isercoll.g ⊢ φ → G : ℕ ⟶ Z
4 isercoll.i ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k < G ⁡ k + 1
5 uzssz ⊢ ℤ ≥ M ⊆ ℤ
6 1 5 eqsstri ⊢ Z ⊆ ℤ
7 zssre ⊢ ℤ ⊆ ℝ
8 6 7 sstri ⊢ Z ⊆ ℝ
9 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → G : ℕ ⟶ Z
10 simplrl ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → x ∈ ℕ
11 9 10 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → G ⁡ x ∈ Z
12 8 11 sselid ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → G ⁡ x ∈ ℝ
13 simplrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → y ∈ ℕ
14 13 nnred ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → y ∈ ℝ
15 12 14 resubcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → G ⁡ x − y ∈ ℝ
16 10 nnred ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → x ∈ ℝ
17 12 16 resubcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → G ⁡ x − x ∈ ℝ
18 9 13 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → G ⁡ y ∈ Z
19 8 18 sselid ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → G ⁡ y ∈ ℝ
20 19 14 resubcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → G ⁡ y − y ∈ ℝ
21 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → x < y
22 16 14 12 21 ltsub2dd ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → G ⁡ x − y < G ⁡ x − x
23 10 nnzd ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → x ∈ ℤ
24 13 nnzd ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → y ∈ ℤ
25 16 14 21 ltled ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → x ≤ y
26 eluz2 ⊢ y ∈ ℤ ≥ x ↔ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∧ x ≤ y
27 23 24 25 26 syl3anbrc ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → y ∈ ℤ ≥ x
28 elfzuz ⊢ k ∈ x … y → k ∈ ℤ ≥ x
29 eluznn ⊢ x ∈ ℕ ∧ k ∈ ℤ ≥ x → k ∈ ℕ
30 10 29 sylan ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℤ ≥ x → k ∈ ℕ
31 fveq2 ⊢ n = k → G ⁡ n = G ⁡ k
32 id ⊢ n = k → n = k
33 31 32 oveq12d ⊢ n = k → G ⁡ n − n = G ⁡ k − k
34 eqid ⊢ n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n = n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n
35 ovex ⊢ G ⁡ k − k ∈ V
36 33 34 35 fvmpt ⊢ k ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ k = G ⁡ k − k
37 36 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ k = G ⁡ k − k
38 9 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k ∈ Z
39 8 38 sselid ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k ∈ ℝ
40 nnre ⊢ k ∈ ℕ → k ∈ ℝ
41 40 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → k ∈ ℝ
42 39 41 resubcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k − k ∈ ℝ
43 37 42 eqeltrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ k ∈ ℝ
44 30 43 syldan ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℤ ≥ x → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ k ∈ ℝ
45 28 44 sylan2 ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ x … y → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ k ∈ ℝ
46 elfzuz ⊢ k ∈ x … y − 1 → k ∈ ℤ ≥ x
47 peano2nn ⊢ k ∈ ℕ → k + 1 ∈ ℕ
48 ffvelcdm ⊢ G : ℕ ⟶ Z ∧ k + 1 ∈ ℕ → G ⁡ k + 1 ∈ Z
49 9 47 48 syl2an ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k + 1 ∈ Z
50 8 49 sselid ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k + 1 ∈ ℝ
51 peano2rem ⊢ G ⁡ k + 1 ∈ ℝ → G ⁡ k + 1 − 1 ∈ ℝ
52 50 51 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k + 1 − 1 ∈ ℝ
53 4 ad4ant14 ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k < G ⁡ k + 1
54 6 38 sselid ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k ∈ ℤ
55 6 49 sselid ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k + 1 ∈ ℤ
56 zltlem1 ⊢ G ⁡ k ∈ ℤ ∧ G ⁡ k + 1 ∈ ℤ → G ⁡ k < G ⁡ k + 1 ↔ G ⁡ k ≤ G ⁡ k + 1 − 1
57 54 55 56 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k < G ⁡ k + 1 ↔ G ⁡ k ≤ G ⁡ k + 1 − 1
58 53 57 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k ≤ G ⁡ k + 1 − 1
59 39 52 41 58 lesub1dd ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k − k ≤ G ⁡ k + 1 - 1 - k
60 50 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k + 1 ∈ ℂ
61 1cnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → 1 ∈ ℂ
62 41 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → k ∈ ℂ
63 60 61 62 sub32d ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k + 1 - 1 - k = G ⁡ k + 1 - k - 1
64 60 62 61 subsub4d ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k + 1 - k - 1 = G ⁡ k + 1 − k + 1
65 63 64 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k + 1 - 1 - k = G ⁡ k + 1 − k + 1
66 59 65 breqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k − k ≤ G ⁡ k + 1 − k + 1
67 47 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → k + 1 ∈ ℕ
68 fveq2 ⊢ n = k + 1 → G ⁡ n = G ⁡ k + 1
69 id ⊢ n = k + 1 → n = k + 1
70 68 69 oveq12d ⊢ n = k + 1 → G ⁡ n − n = G ⁡ k + 1 − k + 1
71 ovex ⊢ G ⁡ k + 1 − k + 1 ∈ V
72 70 34 71 fvmpt ⊢ k + 1 ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ k + 1 = G ⁡ k + 1 − k + 1
73 67 72 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ k + 1 = G ⁡ k + 1 − k + 1
74 66 37 73 3brtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ k ≤ n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ k + 1
75 30 74 syldan ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ ℤ ≥ x → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ k ≤ n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ k + 1
76 46 75 sylan2 ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y ∧ k ∈ x … y − 1 → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ k ≤ n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ k + 1
77 27 45 76 monoord ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ x ≤ n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ y
78 fveq2 ⊢ n = x → G ⁡ n = G ⁡ x
79 id ⊢ n = x → n = x
80 78 79 oveq12d ⊢ n = x → G ⁡ n − n = G ⁡ x − x
81 ovex ⊢ G ⁡ x − x ∈ V
82 80 34 81 fvmpt ⊢ x ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ x = G ⁡ x − x
83 10 82 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ x = G ⁡ x − x
84 fveq2 ⊢ n = y → G ⁡ n = G ⁡ y
85 id ⊢ n = y → n = y
86 84 85 oveq12d ⊢ n = y → G ⁡ n − n = G ⁡ y − y
87 ovex ⊢ G ⁡ y − y ∈ V
88 86 34 87 fvmpt ⊢ y ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ y = G ⁡ y − y
89 13 88 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → n ∈ ℕ ⟼ G ⁡ n − n ⁡ y = G ⁡ y − y
90 77 83 89 3brtr3d ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → G ⁡ x − x ≤ G ⁡ y − y
91 15 17 20 22 90 ltletrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → G ⁡ x − y < G ⁡ y − y
92 12 19 14 ltsub1d ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → G ⁡ x < G ⁡ y ↔ G ⁡ x − y < G ⁡ y − y
93 91 92 mpbird ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ ∧ x < y → G ⁡ x < G ⁡ y
94 93 ex ⊢ φ ∧ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ → x < y → G ⁡ x < G ⁡ y
95 94 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ ℕ ∀ y ∈ ℕ x < y → G ⁡ x < G ⁡ y
96 ss2ralv ⊢ S ⊆ ℕ → ∀ x ∈ ℕ ∀ y ∈ ℕ x < y → G ⁡ x < G ⁡ y → ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x < y → G ⁡ x < G ⁡ y
97 95 96 mpan9 ⊢ φ ∧ S ⊆ ℕ → ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x < y → G ⁡ x < G ⁡ y
98 nnssre ⊢ ℕ ⊆ ℝ
99 ltso ⊢ < Or ℝ
100 soss ⊢ ℕ ⊆ ℝ → < Or ℝ → < Or ℕ
101 98 99 100 mp2 ⊢ < Or ℕ
102 101 a1i ⊢ φ ∧ S ⊆ ℕ → < Or ℕ
103 soss ⊢ Z ⊆ ℝ → < Or ℝ → < Or Z
104 8 99 103 mp2 ⊢ < Or Z
105 104 a1i ⊢ φ ∧ S ⊆ ℕ → < Or Z
106 3 adantr ⊢ φ ∧ S ⊆ ℕ → G : ℕ ⟶ Z
107 simpr ⊢ φ ∧ S ⊆ ℕ → S ⊆ ℕ
108 soisores ⊢ < Or ℕ ∧ < Or Z ∧ G : ℕ ⟶ Z ∧ S ⊆ ℕ → G ↾ S Isom < , < S G S ↔ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x < y → G ⁡ x < G ⁡ y
109 102 105 106 107 108 syl22anc ⊢ φ ∧ S ⊆ ℕ → G ↾ S Isom < , < S G S ↔ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x < y → G ⁡ x < G ⁡ y
110 97 109 mpbird ⊢ φ ∧ S ⊆ ℕ → G ↾ S Isom < , < S G S