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Theorem ormkglobd

Description: If all adjacent elements of a certain sequence are ordered according to a relation which is a total order on S, then any element is so related to anything to right of it (so-called "global monotonicity"). Deduction form. (Contributed by Ender Ting, 30-Apr-2025)

Ref Expression
Hypotheses ormkglobd.1 ⊢ φ → R Or S
ormkglobd.2 ⊢ φ → ∀ k ∈ 0 ..^ T + 1 B ⁡ k ∈ S
ormkglobd.3 ⊢ φ → ∀ k ∈ 0 ..^ T B ⁡ k R B ⁡ k + 1
Assertion ormkglobd ⊢ φ → ∀ k ∈ 0 ..^ T ∀ t ∈ 1 ..^ T + 1 k < t → B ⁡ k R B ⁡ t

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ormkglobd.1 ⊢ φ → R Or S
2 ormkglobd.2 ⊢ φ → ∀ k ∈ 0 ..^ T + 1 B ⁡ k ∈ S
3 ormkglobd.3 ⊢ φ → ∀ k ∈ 0 ..^ T B ⁡ k R B ⁡ k + 1
4 2a1 ⊢ φ → k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → φ
5 4 imp ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → φ
6 2a1 ⊢ k ∈ 0 ..^ T → t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → k ∈ 0 ..^ T
7 6 imp ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → k ∈ 0 ..^ T
8 7 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → k ∈ 0 ..^ T
9 5 8 jcad ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → φ ∧ k ∈ 0 ..^ T
10 elfzoelz ⊢ t ∈ 1 ..^ T + 1 → t ∈ ℤ
11 10 adantl ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → t ∈ ℤ
12 11 a1d ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → t ∈ ℤ
13 elfzoelz ⊢ k ∈ 0 ..^ T → k ∈ ℤ
14 13 adantr ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k ∈ ℤ
15 14 11 zltp1led ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t ↔ k + 1 ≤ t
16 15 biimpd ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → k + 1 ≤ t
17 11 zred ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → t ∈ ℝ
18 elfzoel2 ⊢ k ∈ 0 ..^ T → T ∈ ℤ
19 18 adantr ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → T ∈ ℤ
20 19 zred ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → T ∈ ℝ
21 1red ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → 1 ∈ ℝ
22 17 20 21 3jca ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → t ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ
23 elfzop1le2 ⊢ t ∈ 1 ..^ T + 1 → t + 1 ≤ T + 1
24 23 adantl ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → t + 1 ≤ T + 1
25 leadd1 ⊢ t ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ → t ≤ T ↔ t + 1 ≤ T + 1
26 25 biimprd ⊢ t ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ → t + 1 ≤ T + 1 → t ≤ T
27 22 24 26 sylc ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → t ≤ T
28 27 a1d ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → t ≤ T
29 12 16 28 3jcad ⊢ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → t ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ t ∧ t ≤ T
30 29 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → t ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ t ∧ t ≤ T
31 9 30 jcad ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ t ∧ t ≤ T
32 31 ex ⊢ φ → k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ t ∧ t ≤ T
33 fveq2 ⊢ a = k + 1 → B ⁡ a = B ⁡ k + 1
34 33 breq2d ⊢ a = k + 1 → B ⁡ k R B ⁡ a ↔ B ⁡ k R B ⁡ k + 1
35 fveq2 ⊢ a = b → B ⁡ a = B ⁡ b
36 35 breq2d ⊢ a = b → B ⁡ k R B ⁡ a ↔ B ⁡ k R B ⁡ b
37 fveq2 ⊢ a = b + 1 → B ⁡ a = B ⁡ b + 1
38 37 breq2d ⊢ a = b + 1 → B ⁡ k R B ⁡ a ↔ B ⁡ k R B ⁡ b + 1
39 fveq2 ⊢ a = t → B ⁡ a = B ⁡ t
40 39 breq2d ⊢ a = t → B ⁡ k R B ⁡ a ↔ B ⁡ k R B ⁡ t
41 3 r19.21bi ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T → B ⁡ k R B ⁡ k + 1
42 simp1l ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → φ
43 42 1 syl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → R Or S
44 elfzofz ⊢ k ∈ 0 ..^ T → k ∈ 0 … T
45 fzval3 ⊢ T ∈ ℤ → 0 … T = 0 ..^ T + 1
46 18 45 syl ⊢ k ∈ 0 ..^ T → 0 … T = 0 ..^ T + 1
47 44 46 eleqtrd ⊢ k ∈ 0 ..^ T → k ∈ 0 ..^ T + 1
48 2 r19.21bi ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T + 1 → B ⁡ k ∈ S
49 47 48 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T → B ⁡ k ∈ S
50 49 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → B ⁡ k ∈ S
51 simp21 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → b ∈ ℤ
52 0red ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → 0 ∈ ℝ
53 simp1r ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → k ∈ 0 ..^ T
54 53 13 syl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → k ∈ ℤ
55 54 zred ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → k ∈ ℝ
56 1red ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → 1 ∈ ℝ
57 55 56 readdcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → k + 1 ∈ ℝ
58 51 zred ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → b ∈ ℝ
59 elfzole1 ⊢ k ∈ 0 ..^ T → 0 ≤ k
60 53 59 syl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → 0 ≤ k
61 0le1 ⊢ 0 ≤ 1
62 61 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → 0 ≤ 1
63 55 56 60 62 addge0d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → 0 ≤ k + 1
64 simp22 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → k + 1 ≤ b
65 52 57 58 63 64 letrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → 0 ≤ b
66 elnn0z ⊢ b ∈ ℕ 0 ↔ b ∈ ℤ ∧ 0 ≤ b
67 51 65 66 sylanbrc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → b ∈ ℕ 0
68 53 18 syl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → T ∈ ℤ
69 68 peano2zd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → T + 1 ∈ ℤ
70 68 zred ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → T ∈ ℝ
71 70 56 readdcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → T + 1 ∈ ℝ
72 simp23 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → b < T
73 70 ltp1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → T < T + 1
74 58 70 71 72 73 lttrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → b < T + 1
75 elfzo0z ⊢ b ∈ 0 ..^ T + 1 ↔ b ∈ ℕ 0 ∧ T + 1 ∈ ℤ ∧ b < T + 1
76 67 69 74 75 syl3anbrc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → b ∈ 0 ..^ T + 1
77 eleq1w ⊢ k = b → k ∈ 0 ..^ T + 1 ↔ b ∈ 0 ..^ T + 1
78 77 anbi2d ⊢ k = b → φ ∧ k ∈ 0 ..^ T + 1 ↔ φ ∧ b ∈ 0 ..^ T + 1
79 fveq2 ⊢ k = b → B ⁡ k = B ⁡ b
80 79 eleq1d ⊢ k = b → B ⁡ k ∈ S ↔ B ⁡ b ∈ S
81 48 80 imbitrid ⊢ k = b → φ ∧ k ∈ 0 ..^ T + 1 → B ⁡ b ∈ S
82 78 81 sylbird ⊢ k = b → φ ∧ b ∈ 0 ..^ T + 1 → B ⁡ b ∈ S
83 ax6ev ⊢ ∃ k k = b
84 82 83 exlimiiv ⊢ φ ∧ b ∈ 0 ..^ T + 1 → B ⁡ b ∈ S
85 42 76 84 syl2anc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → B ⁡ b ∈ S
86 1nn0 ⊢ 1 ∈ ℕ 0
87 86 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → 1 ∈ ℕ 0
88 67 87 nn0addcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → b + 1 ∈ ℕ 0
89 58 70 56 72 ltadd1dd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → b + 1 < T + 1
90 elfzo0z ⊢ b + 1 ∈ 0 ..^ T + 1 ↔ b + 1 ∈ ℕ 0 ∧ T + 1 ∈ ℤ ∧ b + 1 < T + 1
91 88 69 89 90 syl3anbrc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → b + 1 ∈ 0 ..^ T + 1
92 ovex ⊢ b + 1 ∈ V
93 eleq1 ⊢ k = b + 1 → k ∈ 0 ..^ T + 1 ↔ b + 1 ∈ 0 ..^ T + 1
94 93 anbi2d ⊢ k = b + 1 → φ ∧ k ∈ 0 ..^ T + 1 ↔ φ ∧ b + 1 ∈ 0 ..^ T + 1
95 fveq2 ⊢ k = b + 1 → B ⁡ k = B ⁡ b + 1
96 95 eleq1d ⊢ k = b + 1 → B ⁡ k ∈ S ↔ B ⁡ b + 1 ∈ S
97 48 96 imbitrid ⊢ k = b + 1 → φ ∧ k ∈ 0 ..^ T + 1 → B ⁡ b + 1 ∈ S
98 94 97 sylbird ⊢ k = b + 1 → φ ∧ b + 1 ∈ 0 ..^ T + 1 → B ⁡ b + 1 ∈ S
99 92 98 vtocle ⊢ φ ∧ b + 1 ∈ 0 ..^ T + 1 → B ⁡ b + 1 ∈ S
100 42 91 99 syl2anc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → B ⁡ b + 1 ∈ S
101 simp3 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → B ⁡ k R B ⁡ b
102 elfzo0z ⊢ b ∈ 0 ..^ T ↔ b ∈ ℕ 0 ∧ T ∈ ℤ ∧ b < T
103 67 68 72 102 syl3anbrc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → b ∈ 0 ..^ T
104 eleq1w ⊢ b = k → b ∈ 0 ..^ T ↔ k ∈ 0 ..^ T
105 104 anbi2d ⊢ b = k → φ ∧ b ∈ 0 ..^ T ↔ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T
106 fveq2 ⊢ b = k → B ⁡ b = B ⁡ k
107 fvoveq1 ⊢ b = k → B ⁡ b + 1 = B ⁡ k + 1
108 106 107 breq12d ⊢ b = k → B ⁡ b R B ⁡ b + 1 ↔ B ⁡ k R B ⁡ k + 1
109 41 108 imbitrrid ⊢ b = k → φ ∧ k ∈ 0 ..^ T → B ⁡ b R B ⁡ b + 1
110 105 109 sylbid ⊢ b = k → φ ∧ b ∈ 0 ..^ T → B ⁡ b R B ⁡ b + 1
111 ax6evr ⊢ ∃ k b = k
112 110 111 exlimiiv ⊢ φ ∧ b ∈ 0 ..^ T → B ⁡ b R B ⁡ b + 1
113 42 103 112 syl2anc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → B ⁡ b R B ⁡ b + 1
114 43 50 85 100 101 113 sotrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ b ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ b ∧ b < T ∧ B ⁡ k R B ⁡ b → B ⁡ k R B ⁡ b + 1
115 13 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T → k ∈ ℤ
116 115 peano2zd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T → k + 1 ∈ ℤ
117 18 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T → T ∈ ℤ
118 elfzop1le2 ⊢ k ∈ 0 ..^ T → k + 1 ≤ T
119 118 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T → k + 1 ≤ T
120 34 36 38 40 41 114 116 117 119 fzindd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ ℤ ∧ k + 1 ≤ t ∧ t ≤ T → B ⁡ k R B ⁡ t
121 32 120 syl8 ⊢ φ → k ∈ 0 ..^ T ∧ t ∈ 1 ..^ T + 1 → k < t → B ⁡ k R B ⁡ t
122 121 ralrimivv ⊢ φ → ∀ k ∈ 0 ..^ T ∀ t ∈ 1 ..^ T + 1 k < t → B ⁡ k R B ⁡ t