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Theorem metakunt29

Description: Construction of one solution of the increment equation system. (Contributed by metakunt, 7-Jul-2024)

Ref Expression
Hypotheses metakunt29.1 φ M
metakunt29.2 φ I
metakunt29.3 φ I M
metakunt29.4 φ X 1 M
metakunt29.5 A = x 1 M if x = I M if x < I x x 1
metakunt29.6 B = z 1 M if z = M M if z < I z + M - I z + 1 - I
metakunt29.7 φ ¬ X = I
metakunt29.8 φ X < I
metakunt29.9 C = y 1 M if y = M I if y < I y y + 1
metakunt29.10 H = if I X + M - I 1 0
Assertion metakunt29 φ C B A X = X + M I + H

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 metakunt29.1 φ M
2 metakunt29.2 φ I
3 metakunt29.3 φ I M
4 metakunt29.4 φ X 1 M
5 metakunt29.5 A = x 1 M if x = I M if x < I x x 1
6 metakunt29.6 B = z 1 M if z = M M if z < I z + M - I z + 1 - I
7 metakunt29.7 φ ¬ X = I
8 metakunt29.8 φ X < I
9 metakunt29.9 C = y 1 M if y = M I if y < I y y + 1
10 metakunt29.10 H = if I X + M - I 1 0
11 1 2 3 4 5 6 7 8 metakunt27 φ B A X = X + M - I
12 11 fveq2d φ C B A X = C X + M - I
13 9 a1i φ C = y 1 M if y = M I if y < I y y + 1
14 elfznn X 1 M X
15 4 14 syl φ X
16 nnre X X
17 15 16 syl φ X
18 1 nnred φ M
19 2 nnred φ I
20 18 19 resubcld φ M I
21 17 20 readdcld φ X + M - I
22 17 recnd φ X
23 18 recnd φ M
24 19 recnd φ I
25 22 23 24 addsub12d φ X + M - I = M + X - I
26 23 24 22 subsub2d φ M I X = M + X - I
27 19 17 resubcld φ I X
28 17 19 posdifd φ X < I 0 < I X
29 8 28 mpbid φ 0 < I X
30 27 29 elrpd φ I X +
31 18 30 ltsubrpd φ M I X < M
32 26 31 eqbrtrrd φ M + X - I < M
33 25 32 eqbrtrd φ X + M - I < M
34 21 33 ltned φ X + M - I M
35 34 adantr φ y = X + M - I X + M - I M
36 simpr φ y = X + M - I y = X + M - I
37 36 neeq1d φ y = X + M - I y M X + M - I M
38 35 37 mpbird φ y = X + M - I y M
39 38 neneqd φ y = X + M - I ¬ y = M
40 39 iffalsed φ y = X + M - I if y = M I if y < I y y + 1 = if y < I y y + 1
41 simpr φ I X + M - I I X + M - I
42 19 adantr φ I X + M - I I
43 17 adantr φ I X + M - I X
44 18 adantr φ I X + M - I M
45 44 42 resubcld φ I X + M - I M I
46 43 45 readdcld φ I X + M - I X + M - I
47 42 46 lenltd φ I X + M - I I X + M - I ¬ X + M - I < I
48 41 47 mpbid φ I X + M - I ¬ X + M - I < I
49 48 3adant2 φ y = X + M - I I X + M - I ¬ X + M - I < I
50 simp2 φ y = X + M - I I X + M - I y = X + M - I
51 50 breq1d φ y = X + M - I I X + M - I y < I X + M - I < I
52 51 notbid φ y = X + M - I I X + M - I ¬ y < I ¬ X + M - I < I
53 49 52 mpbird φ y = X + M - I I X + M - I ¬ y < I
54 53 iffalsed φ y = X + M - I I X + M - I if y < I y y + 1 = y + 1
55 50 oveq1d φ y = X + M - I I X + M - I y + 1 = X + M I + 1
56 54 55 eqtrd φ y = X + M - I I X + M - I if y < I y y + 1 = X + M I + 1
57 simp3 φ y = X + M - I I X + M - I I X + M - I
58 57 iftrued φ y = X + M - I I X + M - I if I X + M - I 1 0 = 1
59 58 eqcomd φ y = X + M - I I X + M - I 1 = if I X + M - I 1 0
60 59 10 eqtr4di φ y = X + M - I I X + M - I 1 = H
61 60 oveq2d φ y = X + M - I I X + M - I X + M I + 1 = X + M I + H
62 56 61 eqtrd φ y = X + M - I I X + M - I if y < I y y + 1 = X + M I + H
63 62 3expa φ y = X + M - I I X + M - I if y < I y y + 1 = X + M I + H
64 21 19 ltnled φ X + M - I < I ¬ I X + M - I
65 64 biimprd φ ¬ I X + M - I X + M - I < I
66 65 imp φ ¬ I X + M - I X + M - I < I
67 66 3adant2 φ y = X + M - I ¬ I X + M - I X + M - I < I
68 simp2 φ y = X + M - I ¬ I X + M - I y = X + M - I
69 68 breq1d φ y = X + M - I ¬ I X + M - I y < I X + M - I < I
70 67 69 mpbird φ y = X + M - I ¬ I X + M - I y < I
71 70 iftrued φ y = X + M - I ¬ I X + M - I if y < I y y + 1 = y
72 22 adantr φ X + M - I < I X
73 23 adantr φ X + M - I < I M
74 24 adantr φ X + M - I < I I
75 73 74 subcld φ X + M - I < I M I
76 72 75 addcld φ X + M - I < I X + M - I
77 76 addid1d φ X + M - I < I X + M I + 0 = X + M - I
78 77 eqcomd φ X + M - I < I X + M - I = X + M I + 0
79 64 biimpa φ X + M - I < I ¬ I X + M - I
80 79 iffalsed φ X + M - I < I if I X + M - I 1 0 = 0
81 80 eqcomd φ X + M - I < I 0 = if I X + M - I 1 0
82 10 a1i φ X + M - I < I H = if I X + M - I 1 0
83 82 eqcomd φ X + M - I < I if I X + M - I 1 0 = H
84 81 83 eqtrd φ X + M - I < I 0 = H
85 84 oveq2d φ X + M - I < I X + M I + 0 = X + M I + H
86 78 85 eqtrd φ X + M - I < I X + M - I = X + M I + H
87 86 ex φ X + M - I < I X + M - I = X + M I + H
88 65 87 syld φ ¬ I X + M - I X + M - I = X + M I + H
89 88 imp φ ¬ I X + M - I X + M - I = X + M I + H
90 89 3adant2 φ y = X + M - I ¬ I X + M - I X + M - I = X + M I + H
91 68 90 eqtrd φ y = X + M - I ¬ I X + M - I y = X + M I + H
92 71 91 eqtrd φ y = X + M - I ¬ I X + M - I if y < I y y + 1 = X + M I + H
93 92 3expa φ y = X + M - I ¬ I X + M - I if y < I y y + 1 = X + M I + H
94 63 93 pm2.61dan φ y = X + M - I if y < I y y + 1 = X + M I + H
95 40 94 eqtrd φ y = X + M - I if y = M I if y < I y y + 1 = X + M I + H
96 1zzd φ 1
97 1 nnzd φ M
98 15 nnzd φ X
99 2 nnzd φ I
100 97 99 zsubcld φ M I
101 98 100 zaddcld φ X + M - I
102 1p0e1 1 + 0 = 1
103 1red φ 1
104 0red φ 0
105 15 nnge1d φ 1 X
106 18 19 subge0d φ 0 M I I M
107 3 106 mpbird φ 0 M I
108 103 104 17 20 105 107 le2addd φ 1 + 0 X + M - I
109 102 108 eqbrtrrid φ 1 X + M - I
110 21 18 33 ltled φ X + M - I M
111 96 97 101 109 110 elfzd φ X + M - I 1 M
112 111 elfzelzd φ X + M - I
113 0zd φ 0
114 96 113 ifcld φ if I X + M - I 1 0
115 10 a1i φ H = if I X + M - I 1 0
116 115 eleq1d φ H if I X + M - I 1 0
117 114 116 mpbird φ H
118 112 117 zaddcld φ X + M I + H
119 13 95 111 118 fvmptd φ C X + M - I = X + M I + H
120 12 119 eqtrd φ C B A X = X + M I + H