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Theorem ltexprlem4

Description: Lemma for Proposition 9-3.5(iv) of Gleason p. 123. (Contributed by NM, 6-Apr-1996) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypothesis ltexprlem.1 ⊢ C = x | ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 x ∈ B
Assertion ltexprlem4 ⊢ B ∈ 𝑷 → x ∈ C → ∃ z z ∈ C ∧ x < 𝑸 z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ltexprlem.1 ⊢ C = x | ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 x ∈ B
2 prnmax ⊢ B ∈ 𝑷 ∧ y + 𝑸 x ∈ B → ∃ w ∈ B y + 𝑸 x < 𝑸 w
3 df-rex ⊢ ∃ w ∈ B y + 𝑸 x < 𝑸 w ↔ ∃ w w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w
4 2 3 sylib ⊢ B ∈ 𝑷 ∧ y + 𝑸 x ∈ B → ∃ w w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w
5 ltrelnq ⊢ < 𝑸 ⊆ 𝑸 × 𝑸
6 5 brel ⊢ y + 𝑸 x < 𝑸 w → y + 𝑸 x ∈ 𝑸 ∧ w ∈ 𝑸
7 6 simpld ⊢ y + 𝑸 x < 𝑸 w → y + 𝑸 x ∈ 𝑸
8 addnqf ⊢ + 𝑸 : 𝑸 × 𝑸 ⟶ 𝑸
9 8 fdmi ⊢ dom ⁡ + 𝑸 = 𝑸 × 𝑸
10 0nnq ⊢ ¬ ∅ ∈ 𝑸
11 9 10 ndmovrcl ⊢ y + 𝑸 x ∈ 𝑸 → y ∈ 𝑸 ∧ x ∈ 𝑸
12 7 11 syl ⊢ y + 𝑸 x < 𝑸 w → y ∈ 𝑸 ∧ x ∈ 𝑸
13 ltaddnq ⊢ y ∈ 𝑸 ∧ x ∈ 𝑸 → y < 𝑸 y + 𝑸 x
14 ltsonq ⊢ < 𝑸 Or 𝑸
15 14 5 sotri ⊢ y < 𝑸 y + 𝑸 x ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w → y < 𝑸 w
16 13 15 sylan ⊢ y ∈ 𝑸 ∧ x ∈ 𝑸 ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w → y < 𝑸 w
17 12 16 mpancom ⊢ y + 𝑸 x < 𝑸 w → y < 𝑸 w
18 5 brel ⊢ y < 𝑸 w → y ∈ 𝑸 ∧ w ∈ 𝑸
19 18 simprd ⊢ y < 𝑸 w → w ∈ 𝑸
20 ltexnq ⊢ w ∈ 𝑸 → y < 𝑸 w ↔ ∃ z y + 𝑸 z = w
21 20 biimpd ⊢ w ∈ 𝑸 → y < 𝑸 w → ∃ z y + 𝑸 z = w
22 19 21 mpcom ⊢ y < 𝑸 w → ∃ z y + 𝑸 z = w
23 17 22 syl ⊢ y + 𝑸 x < 𝑸 w → ∃ z y + 𝑸 z = w
24 eqcom ⊢ w = y + 𝑸 z ↔ y + 𝑸 z = w
25 24 exbii ⊢ ∃ z w = y + 𝑸 z ↔ ∃ z y + 𝑸 z = w
26 23 25 sylibr ⊢ y + 𝑸 x < 𝑸 w → ∃ z w = y + 𝑸 z
27 26 ancri ⊢ y + 𝑸 x < 𝑸 w → ∃ z w = y + 𝑸 z ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w
28 27 anim2i ⊢ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w → w ∈ B ∧ ∃ z w = y + 𝑸 z ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w
29 an12 ⊢ ∃ z w = y + 𝑸 z ∧ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w ↔ w ∈ B ∧ ∃ z w = y + 𝑸 z ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w
30 28 29 sylibr ⊢ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w → ∃ z w = y + 𝑸 z ∧ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w
31 19.41v ⊢ ∃ z w = y + 𝑸 z ∧ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w ↔ ∃ z w = y + 𝑸 z ∧ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w
32 30 31 sylibr ⊢ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w → ∃ z w = y + 𝑸 z ∧ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w
33 32 eximi ⊢ ∃ w w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w → ∃ w ∃ z w = y + 𝑸 z ∧ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w
34 excom ⊢ ∃ z ∃ w w = y + 𝑸 z ∧ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w ↔ ∃ w ∃ z w = y + 𝑸 z ∧ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w
35 33 34 sylibr ⊢ ∃ w w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w → ∃ z ∃ w w = y + 𝑸 z ∧ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w
36 ovex ⊢ y + 𝑸 z ∈ V
37 eleq1 ⊢ w = y + 𝑸 z → w ∈ B ↔ y + 𝑸 z ∈ B
38 breq2 ⊢ w = y + 𝑸 z → y + 𝑸 x < 𝑸 w ↔ y + 𝑸 x < 𝑸 y + 𝑸 z
39 37 38 anbi12d ⊢ w = y + 𝑸 z → w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w ↔ y + 𝑸 z ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 y + 𝑸 z
40 36 39 ceqsexv ⊢ ∃ w w = y + 𝑸 z ∧ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w ↔ y + 𝑸 z ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 y + 𝑸 z
41 ltanq ⊢ y ∈ 𝑸 → x < 𝑸 z ↔ y + 𝑸 x < 𝑸 y + 𝑸 z
42 9 5 10 41 ndmovordi ⊢ y + 𝑸 x < 𝑸 y + 𝑸 z → x < 𝑸 z
43 42 anim2i ⊢ y + 𝑸 z ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 y + 𝑸 z → y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
44 40 43 sylbi ⊢ ∃ w w = y + 𝑸 z ∧ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w → y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
45 44 eximi ⊢ ∃ z ∃ w w = y + 𝑸 z ∧ w ∈ B ∧ y + 𝑸 x < 𝑸 w → ∃ z y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
46 4 35 45 3syl ⊢ B ∈ 𝑷 ∧ y + 𝑸 x ∈ B → ∃ z y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
47 46 anim2i ⊢ ¬ y ∈ A ∧ B ∈ 𝑷 ∧ y + 𝑸 x ∈ B → ¬ y ∈ A ∧ ∃ z y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
48 47 an12s ⊢ B ∈ 𝑷 ∧ ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 x ∈ B → ¬ y ∈ A ∧ ∃ z y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
49 19.42v ⊢ ∃ z ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z ↔ ¬ y ∈ A ∧ ∃ z y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
50 48 49 sylibr ⊢ B ∈ 𝑷 ∧ ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 x ∈ B → ∃ z ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
51 50 ex ⊢ B ∈ 𝑷 → ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 x ∈ B → ∃ z ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
52 51 eximdv ⊢ B ∈ 𝑷 → ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 x ∈ B → ∃ y ∃ z ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
53 1 eqabri ⊢ x ∈ C ↔ ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 x ∈ B
54 vex ⊢ z ∈ V
55 oveq2 ⊢ x = z → y + 𝑸 x = y + 𝑸 z
56 55 eleq1d ⊢ x = z → y + 𝑸 x ∈ B ↔ y + 𝑸 z ∈ B
57 56 anbi2d ⊢ x = z → ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 x ∈ B ↔ ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B
58 57 exbidv ⊢ x = z → ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 x ∈ B ↔ ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B
59 54 58 1 elab2 ⊢ z ∈ C ↔ ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B
60 59 anbi1i ⊢ z ∈ C ∧ x < 𝑸 z ↔ ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
61 19.41v ⊢ ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z ↔ ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
62 anass ⊢ ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z ↔ ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
63 62 exbii ⊢ ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z ↔ ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
64 60 61 63 3bitr2i ⊢ z ∈ C ∧ x < 𝑸 z ↔ ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
65 64 exbii ⊢ ∃ z z ∈ C ∧ x < 𝑸 z ↔ ∃ z ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
66 excom ⊢ ∃ y ∃ z ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z ↔ ∃ z ∃ y ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
67 65 66 bitr4i ⊢ ∃ z z ∈ C ∧ x < 𝑸 z ↔ ∃ y ∃ z ¬ y ∈ A ∧ y + 𝑸 z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
68 52 53 67 3imtr4g ⊢ B ∈ 𝑷 → x ∈ C → ∃ z z ∈ C ∧ x < 𝑸 z