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Theorem readdscl

Description: The surreal reals are closed under addition. Part of theorem 13(ii) of Conway p. 24. (Contributed by Scott Fenton, 15-Apr-2025)

Ref Expression
Assertion readdscl A s B s A + s B s

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 addscl A No B No A + s B No
2 1 adantr A No B No n s + s n < s A A < s n A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n m s + s m < s B B < s m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m A + s B No
3 nnaddscl n s m s n + s m s
4 3 adantr n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m n + s m s
5 4 adantl A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m n + s m s
6 simprll A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m n s
7 6 nnsnod A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m n No
8 simprlr A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m m s
9 8 nnsnod A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m m No
10 negsdi n No m No + s n + s m = + s n + s + s m
11 7 9 10 syl2anc A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m + s n + s m = + s n + s + s m
12 7 negscld A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m + s n No
13 9 negscld A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m + s m No
14 simpll A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m A No
15 simplr A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m B No
16 simprll n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m + s n < s A
17 16 adantl A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m + s n < s A
18 simprrl n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m + s m < s B
19 18 adantl A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m + s m < s B
20 12 13 14 15 17 19 slt2addd A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m + s n + s + s m < s A + s B
21 11 20 eqbrtrd A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m + s n + s m < s A + s B
22 simprlr n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m A < s n
23 22 adantl A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m A < s n
24 simprrr n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m B < s m
25 24 adantl A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m B < s m
26 14 15 7 9 23 25 slt2addd A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m A + s B < s n + s m
27 fveq2 p = n + s m + s p = + s n + s m
28 27 breq1d p = n + s m + s p < s A + s B + s n + s m < s A + s B
29 breq2 p = n + s m A + s B < s p A + s B < s n + s m
30 28 29 anbi12d p = n + s m + s p < s A + s B A + s B < s p + s n + s m < s A + s B A + s B < s n + s m
31 30 rspcev n + s m s + s n + s m < s A + s B A + s B < s n + s m p s + s p < s A + s B A + s B < s p
32 5 21 26 31 syl12anc A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m p s + s p < s A + s B A + s B < s p
33 32 expr A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m p s + s p < s A + s B A + s B < s p
34 33 rexlimdvva A No B No n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m p s + s p < s A + s B A + s B < s p
35 simpl n s + s n < s A A < s n A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n n s + s n < s A A < s n
36 simpl m s + s m < s B B < s m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m m s + s m < s B B < s m
37 35 36 anim12i n s + s n < s A A < s n A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n m s + s m < s B B < s m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m n s + s n < s A A < s n m s + s m < s B B < s m
38 reeanv n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m n s + s n < s A A < s n m s + s m < s B B < s m
39 37 38 sylibr n s + s n < s A A < s n A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n m s + s m < s B B < s m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m n s m s + s n < s A A < s n + s m < s B B < s m
40 34 39 impel A No B No n s + s n < s A A < s n A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n m s + s m < s B B < s m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m p s + s p < s A + s B A + s B < s p
41 simpr n s + s n < s A A < s n A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n
42 simpr m s + s m < s B B < s m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m
43 41 42 anim12i n s + s n < s A A < s n A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n m s + s m < s B B < s m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m
44 simpll A No B No A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m A No
45 recut A No x | n s x = A - s 1 s / su n s x | n s x = A + s 1 s / su n
46 44 45 syl A No B No A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m x | n s x = A - s 1 s / su n s x | n s x = A + s 1 s / su n
47 simplr A No B No A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m B No
48 recut B No y | m s y = B - s 1 s / su m s y | m s y = B + s 1 s / su m
49 47 48 syl A No B No A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m y | m s y = B - s 1 s / su m s y | m s y = B + s 1 s / su m
50 simprl A No B No A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n
51 simprr A No B No A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m
52 46 49 50 51 addsunif A No B No A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m A + s B = z | t x | n s x = A - s 1 s / su n z = t + s B z | t y | m s y = B - s 1 s / su m z = A + s t | s z | t x | n s x = A + s 1 s / su n z = t + s B z | t y | m s y = B + s 1 s / su m z = A + s t
53 ovex A - s 1 s / su n V
54 oveq1 t = A - s 1 s / su n t + s B = A - s 1 s / su n + s B
55 54 eqeq2d t = A - s 1 s / su n z = t + s B z = A - s 1 s / su n + s B
56 53 55 ceqsexv t t = A - s 1 s / su n z = t + s B z = A - s 1 s / su n + s B
57 simpll A No B No n s A No
58 simplr A No B No n s B No
59 1sno 1 s No
60 59 a1i n s 1 s No
61 nnsno n s n No
62 nnne0s n s n 0 s
63 60 61 62 divscld n s 1 s / su n No
64 63 adantl A No B No n s 1 s / su n No
65 57 58 64 addsubsd A No B No n s A + s B - s 1 s / su n = A - s 1 s / su n + s B
66 65 eqeq2d A No B No n s z = A + s B - s 1 s / su n z = A - s 1 s / su n + s B
67 56 66 bitr4id A No B No n s t t = A - s 1 s / su n z = t + s B z = A + s B - s 1 s / su n
68 67 rexbidva A No B No n s t t = A - s 1 s / su n z = t + s B n s z = A + s B - s 1 s / su n
69 r19.41v n s t = A - s 1 s / su n z = t + s B n s t = A - s 1 s / su n z = t + s B
70 69 exbii t n s t = A - s 1 s / su n z = t + s B t n s t = A - s 1 s / su n z = t + s B
71 rexcom4 n s t t = A - s 1 s / su n z = t + s B t n s t = A - s 1 s / su n z = t + s B
72 eqeq1 x = t x = A - s 1 s / su n t = A - s 1 s / su n
73 72 rexbidv x = t n s x = A - s 1 s / su n n s t = A - s 1 s / su n
74 73 rexab t x | n s x = A - s 1 s / su n z = t + s B t n s t = A - s 1 s / su n z = t + s B
75 70 71 74 3bitr4ri t x | n s x = A - s 1 s / su n z = t + s B n s t t = A - s 1 s / su n z = t + s B
76 oveq2 p = n 1 s / su p = 1 s / su n
77 76 oveq2d p = n A + s B - s 1 s / su p = A + s B - s 1 s / su n
78 77 eqeq2d p = n z = A + s B - s 1 s / su p z = A + s B - s 1 s / su n
79 78 cbvrexvw p s z = A + s B - s 1 s / su p n s z = A + s B - s 1 s / su n
80 68 75 79 3bitr4g A No B No t x | n s x = A - s 1 s / su n z = t + s B p s z = A + s B - s 1 s / su p
81 80 abbidv A No B No z | t x | n s x = A - s 1 s / su n z = t + s B = z | p s z = A + s B - s 1 s / su p
82 ovex B - s 1 s / su m V
83 oveq2 t = B - s 1 s / su m A + s t = A + s B - s 1 s / su m
84 83 eqeq2d t = B - s 1 s / su m z = A + s t z = A + s B - s 1 s / su m
85 82 84 ceqsexv t t = B - s 1 s / su m z = A + s t z = A + s B - s 1 s / su m
86 simpll A No B No m s A No
87 simplr A No B No m s B No
88 59 a1i m s 1 s No
89 nnsno m s m No
90 nnne0s m s m 0 s
91 88 89 90 divscld m s 1 s / su m No
92 91 adantl A No B No m s 1 s / su m No
93 86 87 92 addsubsassd A No B No m s A + s B - s 1 s / su m = A + s B - s 1 s / su m
94 93 eqeq2d A No B No m s z = A + s B - s 1 s / su m z = A + s B - s 1 s / su m
95 85 94 bitr4id A No B No m s t t = B - s 1 s / su m z = A + s t z = A + s B - s 1 s / su m
96 95 rexbidva A No B No m s t t = B - s 1 s / su m z = A + s t m s z = A + s B - s 1 s / su m
97 r19.41v m s t = B - s 1 s / su m z = A + s t m s t = B - s 1 s / su m z = A + s t
98 97 exbii t m s t = B - s 1 s / su m z = A + s t t m s t = B - s 1 s / su m z = A + s t
99 rexcom4 m s t t = B - s 1 s / su m z = A + s t t m s t = B - s 1 s / su m z = A + s t
100 eqeq1 y = t y = B - s 1 s / su m t = B - s 1 s / su m
101 100 rexbidv y = t m s y = B - s 1 s / su m m s t = B - s 1 s / su m
102 101 rexab t y | m s y = B - s 1 s / su m z = A + s t t m s t = B - s 1 s / su m z = A + s t
103 98 99 102 3bitr4ri t y | m s y = B - s 1 s / su m z = A + s t m s t t = B - s 1 s / su m z = A + s t
104 oveq2 p = m 1 s / su p = 1 s / su m
105 104 oveq2d p = m A + s B - s 1 s / su p = A + s B - s 1 s / su m
106 105 eqeq2d p = m z = A + s B - s 1 s / su p z = A + s B - s 1 s / su m
107 106 cbvrexvw p s z = A + s B - s 1 s / su p m s z = A + s B - s 1 s / su m
108 96 103 107 3bitr4g A No B No t y | m s y = B - s 1 s / su m z = A + s t p s z = A + s B - s 1 s / su p
109 108 abbidv A No B No z | t y | m s y = B - s 1 s / su m z = A + s t = z | p s z = A + s B - s 1 s / su p
110 81 109 uneq12d A No B No z | t x | n s x = A - s 1 s / su n z = t + s B z | t y | m s y = B - s 1 s / su m z = A + s t = z | p s z = A + s B - s 1 s / su p z | p s z = A + s B - s 1 s / su p
111 unidm z | p s z = A + s B - s 1 s / su p z | p s z = A + s B - s 1 s / su p = z | p s z = A + s B - s 1 s / su p
112 110 111 eqtrdi A No B No z | t x | n s x = A - s 1 s / su n z = t + s B z | t y | m s y = B - s 1 s / su m z = A + s t = z | p s z = A + s B - s 1 s / su p
113 ovex A + s 1 s / su n V
114 oveq1 t = A + s 1 s / su n t + s B = A + s 1 s / su n + s B
115 114 eqeq2d t = A + s 1 s / su n z = t + s B z = A + s 1 s / su n + s B
116 113 115 ceqsexv t t = A + s 1 s / su n z = t + s B z = A + s 1 s / su n + s B
117 57 64 58 adds32d A No B No n s A + s 1 s / su n + s B = A + s B + s 1 s / su n
118 117 eqeq2d A No B No n s z = A + s 1 s / su n + s B z = A + s B + s 1 s / su n
119 116 118 bitrid A No B No n s t t = A + s 1 s / su n z = t + s B z = A + s B + s 1 s / su n
120 119 rexbidva A No B No n s t t = A + s 1 s / su n z = t + s B n s z = A + s B + s 1 s / su n
121 r19.41v n s t = A + s 1 s / su n z = t + s B n s t = A + s 1 s / su n z = t + s B
122 121 exbii t n s t = A + s 1 s / su n z = t + s B t n s t = A + s 1 s / su n z = t + s B
123 rexcom4 n s t t = A + s 1 s / su n z = t + s B t n s t = A + s 1 s / su n z = t + s B
124 eqeq1 x = t x = A + s 1 s / su n t = A + s 1 s / su n
125 124 rexbidv x = t n s x = A + s 1 s / su n n s t = A + s 1 s / su n
126 125 rexab t x | n s x = A + s 1 s / su n z = t + s B t n s t = A + s 1 s / su n z = t + s B
127 122 123 126 3bitr4ri t x | n s x = A + s 1 s / su n z = t + s B n s t t = A + s 1 s / su n z = t + s B
128 76 oveq2d p = n A + s B + s 1 s / su p = A + s B + s 1 s / su n
129 128 eqeq2d p = n z = A + s B + s 1 s / su p z = A + s B + s 1 s / su n
130 129 cbvrexvw p s z = A + s B + s 1 s / su p n s z = A + s B + s 1 s / su n
131 120 127 130 3bitr4g A No B No t x | n s x = A + s 1 s / su n z = t + s B p s z = A + s B + s 1 s / su p
132 131 abbidv A No B No z | t x | n s x = A + s 1 s / su n z = t + s B = z | p s z = A + s B + s 1 s / su p
133 ovex B + s 1 s / su m V
134 oveq2 t = B + s 1 s / su m A + s t = A + s B + s 1 s / su m
135 134 eqeq2d t = B + s 1 s / su m z = A + s t z = A + s B + s 1 s / su m
136 133 135 ceqsexv t t = B + s 1 s / su m z = A + s t z = A + s B + s 1 s / su m
137 86 87 92 addsassd A No B No m s A + s B + s 1 s / su m = A + s B + s 1 s / su m
138 137 eqeq2d A No B No m s z = A + s B + s 1 s / su m z = A + s B + s 1 s / su m
139 136 138 bitr4id A No B No m s t t = B + s 1 s / su m z = A + s t z = A + s B + s 1 s / su m
140 139 rexbidva A No B No m s t t = B + s 1 s / su m z = A + s t m s z = A + s B + s 1 s / su m
141 r19.41v m s t = B + s 1 s / su m z = A + s t m s t = B + s 1 s / su m z = A + s t
142 141 exbii t m s t = B + s 1 s / su m z = A + s t t m s t = B + s 1 s / su m z = A + s t
143 rexcom4 m s t t = B + s 1 s / su m z = A + s t t m s t = B + s 1 s / su m z = A + s t
144 eqeq1 y = t y = B + s 1 s / su m t = B + s 1 s / su m
145 144 rexbidv y = t m s y = B + s 1 s / su m m s t = B + s 1 s / su m
146 145 rexab t y | m s y = B + s 1 s / su m z = A + s t t m s t = B + s 1 s / su m z = A + s t
147 142 143 146 3bitr4ri t y | m s y = B + s 1 s / su m z = A + s t m s t t = B + s 1 s / su m z = A + s t
148 104 oveq2d p = m A + s B + s 1 s / su p = A + s B + s 1 s / su m
149 148 eqeq2d p = m z = A + s B + s 1 s / su p z = A + s B + s 1 s / su m
150 149 cbvrexvw p s z = A + s B + s 1 s / su p m s z = A + s B + s 1 s / su m
151 140 147 150 3bitr4g A No B No t y | m s y = B + s 1 s / su m z = A + s t p s z = A + s B + s 1 s / su p
152 151 abbidv A No B No z | t y | m s y = B + s 1 s / su m z = A + s t = z | p s z = A + s B + s 1 s / su p
153 132 152 uneq12d A No B No z | t x | n s x = A + s 1 s / su n z = t + s B z | t y | m s y = B + s 1 s / su m z = A + s t = z | p s z = A + s B + s 1 s / su p z | p s z = A + s B + s 1 s / su p
154 unidm z | p s z = A + s B + s 1 s / su p z | p s z = A + s B + s 1 s / su p = z | p s z = A + s B + s 1 s / su p
155 153 154 eqtrdi A No B No z | t x | n s x = A + s 1 s / su n z = t + s B z | t y | m s y = B + s 1 s / su m z = A + s t = z | p s z = A + s B + s 1 s / su p
156 112 155 oveq12d A No B No z | t x | n s x = A - s 1 s / su n z = t + s B z | t y | m s y = B - s 1 s / su m z = A + s t | s z | t x | n s x = A + s 1 s / su n z = t + s B z | t y | m s y = B + s 1 s / su m z = A + s t = z | p s z = A + s B - s 1 s / su p | s z | p s z = A + s B + s 1 s / su p
157 156 adantr A No B No A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m z | t x | n s x = A - s 1 s / su n z = t + s B z | t y | m s y = B - s 1 s / su m z = A + s t | s z | t x | n s x = A + s 1 s / su n z = t + s B z | t y | m s y = B + s 1 s / su m z = A + s t = z | p s z = A + s B - s 1 s / su p | s z | p s z = A + s B + s 1 s / su p
158 52 157 eqtrd A No B No A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m A + s B = z | p s z = A + s B - s 1 s / su p | s z | p s z = A + s B + s 1 s / su p
159 43 158 sylan2 A No B No n s + s n < s A A < s n A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n m s + s m < s B B < s m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m A + s B = z | p s z = A + s B - s 1 s / su p | s z | p s z = A + s B + s 1 s / su p
160 2 40 159 jca32 A No B No n s + s n < s A A < s n A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n m s + s m < s B B < s m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m A + s B No p s + s p < s A + s B A + s B < s p A + s B = z | p s z = A + s B - s 1 s / su p | s z | p s z = A + s B + s 1 s / su p
161 160 an4s A No n s + s n < s A A < s n A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n B No m s + s m < s B B < s m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m A + s B No p s + s p < s A + s B A + s B < s p A + s B = z | p s z = A + s B - s 1 s / su p | s z | p s z = A + s B + s 1 s / su p
162 elreno A s A No n s + s n < s A A < s n A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n
163 elreno B s B No m s + s m < s B B < s m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m
164 162 163 anbi12i A s B s A No n s + s n < s A A < s n A = x | n s x = A - s 1 s / su n | s x | n s x = A + s 1 s / su n B No m s + s m < s B B < s m B = y | m s y = B - s 1 s / su m | s y | m s y = B + s 1 s / su m
165 elreno A + s B s A + s B No p s + s p < s A + s B A + s B < s p A + s B = z | p s z = A + s B - s 1 s / su p | s z | p s z = A + s B + s 1 s / su p
166 161 164 165 3imtr4i A s B s A + s B s