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Theorem vdwlem12

Description: Lemma for vdw . K = 2 base case of induction. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses vdw.r ⊢ φ → R ∈ Fin
vdwlem12.f ⊢ φ → F : 1 … R + 1 ⟶ R
vdwlem12.2 ⊢ φ → ¬ 2 MonoAP F
Assertion vdwlem12 ⊢ ¬ φ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 vdw.r ⊢ φ → R ∈ Fin
2 vdwlem12.f ⊢ φ → F : 1 … R + 1 ⟶ R
3 vdwlem12.2 ⊢ φ → ¬ 2 MonoAP F
4 hashcl ⊢ R ∈ Fin → R ∈ ℕ 0
5 1 4 syl ⊢ φ → R ∈ ℕ 0
6 5 nn0red ⊢ φ → R ∈ ℝ
7 6 ltp1d ⊢ φ → R < R + 1
8 nn0p1nn ⊢ R ∈ ℕ 0 → R + 1 ∈ ℕ
9 5 8 syl ⊢ φ → R + 1 ∈ ℕ
10 9 nnnn0d ⊢ φ → R + 1 ∈ ℕ 0
11 hashfz1 ⊢ R + 1 ∈ ℕ 0 → 1 … R + 1 = R + 1
12 10 11 syl ⊢ φ → 1 … R + 1 = R + 1
13 7 12 breqtrrd ⊢ φ → R < 1 … R + 1
14 fzfi ⊢ 1 … R + 1 ∈ Fin
15 hashsdom ⊢ R ∈ Fin ∧ 1 … R + 1 ∈ Fin → R < 1 … R + 1 ↔ R ≺ 1 … R + 1
16 1 14 15 sylancl ⊢ φ → R < 1 … R + 1 ↔ R ≺ 1 … R + 1
17 13 16 mpbid ⊢ φ → R ≺ 1 … R + 1
18 fveq2 ⊢ z = x → F ⁡ z = F ⁡ x
19 fveq2 ⊢ w = y → F ⁡ w = F ⁡ y
20 18 19 eqeqan12d ⊢ z = x ∧ w = y → F ⁡ z = F ⁡ w ↔ F ⁡ x = F ⁡ y
21 eqeq12 ⊢ z = x ∧ w = y → z = w ↔ x = y
22 20 21 imbi12d ⊢ z = x ∧ w = y → F ⁡ z = F ⁡ w → z = w ↔ F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
23 fveq2 ⊢ z = y → F ⁡ z = F ⁡ y
24 fveq2 ⊢ w = x → F ⁡ w = F ⁡ x
25 23 24 eqeqan12d ⊢ z = y ∧ w = x → F ⁡ z = F ⁡ w ↔ F ⁡ y = F ⁡ x
26 eqcom ⊢ F ⁡ y = F ⁡ x ↔ F ⁡ x = F ⁡ y
27 25 26 bitrdi ⊢ z = y ∧ w = x → F ⁡ z = F ⁡ w ↔ F ⁡ x = F ⁡ y
28 eqeq12 ⊢ z = y ∧ w = x → z = w ↔ y = x
29 eqcom ⊢ y = x ↔ x = y
30 28 29 bitrdi ⊢ z = y ∧ w = x → z = w ↔ x = y
31 27 30 imbi12d ⊢ z = y ∧ w = x → F ⁡ z = F ⁡ w → z = w ↔ F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
32 elfznn ⊢ x ∈ 1 … R + 1 → x ∈ ℕ
33 32 nnred ⊢ x ∈ 1 … R + 1 → x ∈ ℝ
34 33 ssriv ⊢ 1 … R + 1 ⊆ ℝ
35 34 a1i ⊢ φ → 1 … R + 1 ⊆ ℝ
36 biidd ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
37 simplr3 ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ x ≤ y ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x ≤ y
38 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ x ≤ y ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → ¬ 2 MonoAP F
39 3simpa ⊢ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ x ≤ y → x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1
40 simplrl ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x ∈ 1 … R + 1
41 40 32 syl ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x ∈ ℕ
42 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x < y
43 simplrr ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → y ∈ 1 … R + 1
44 elfznn ⊢ y ∈ 1 … R + 1 → y ∈ ℕ
45 43 44 syl ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → y ∈ ℕ
46 nnsub ⊢ x ∈ ℕ ∧ y ∈ ℕ → x < y ↔ y − x ∈ ℕ
47 41 45 46 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x < y ↔ y − x ∈ ℕ
48 42 47 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → y − x ∈ ℕ
49 df-2 ⊢ 2 = 1 + 1
50 49 fveq2i ⊢ AP ⁡ 2 = AP ⁡ 1 + 1
51 50 oveqi ⊢ x AP ⁡ 2 y − x = x AP ⁡ 1 + 1 y − x
52 1nn0 ⊢ 1 ∈ ℕ 0
53 vdwapun ⊢ 1 ∈ ℕ 0 ∧ x ∈ ℕ ∧ y − x ∈ ℕ → x AP ⁡ 1 + 1 y − x = x ∪ x + y - x AP ⁡ 1 y − x
54 52 41 48 53 mp3an2i ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x AP ⁡ 1 + 1 y − x = x ∪ x + y - x AP ⁡ 1 y − x
55 51 54 eqtrid ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x AP ⁡ 2 y − x = x ∪ x + y - x AP ⁡ 1 y − x
56 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → F ⁡ x = F ⁡ y
57 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → F : 1 … R + 1 ⟶ R
58 57 ffnd ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → F Fn 1 … R + 1
59 fniniseg ⊢ F Fn 1 … R + 1 → x ∈ F -1 F ⁡ y ↔ x ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y
60 58 59 syl ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x ∈ F -1 F ⁡ y ↔ x ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y
61 40 56 60 mpbir2and ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x ∈ F -1 F ⁡ y
62 61 snssd ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x ⊆ F -1 F ⁡ y
63 41 nncnd ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x ∈ ℂ
64 45 nncnd ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → y ∈ ℂ
65 63 64 pncan3d ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x + y - x = y
66 65 oveq1d ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x + y - x AP ⁡ 1 y − x = y AP ⁡ 1 y − x
67 vdwap1 ⊢ y ∈ ℕ ∧ y − x ∈ ℕ → y AP ⁡ 1 y − x = y
68 45 48 67 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → y AP ⁡ 1 y − x = y
69 66 68 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x + y - x AP ⁡ 1 y − x = y
70 eqidd ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → F ⁡ y = F ⁡ y
71 fniniseg ⊢ F Fn 1 … R + 1 → y ∈ F -1 F ⁡ y ↔ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ y = F ⁡ y
72 58 71 syl ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → y ∈ F -1 F ⁡ y ↔ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ y = F ⁡ y
73 43 70 72 mpbir2and ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → y ∈ F -1 F ⁡ y
74 73 snssd ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → y ⊆ F -1 F ⁡ y
75 69 74 eqsstrd ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x + y - x AP ⁡ 1 y − x ⊆ F -1 F ⁡ y
76 62 75 unssd ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x ∪ x + y - x AP ⁡ 1 y − x ⊆ F -1 F ⁡ y
77 55 76 eqsstrd ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → x AP ⁡ 2 y − x ⊆ F -1 F ⁡ y
78 oveq1 ⊢ a = x → a AP ⁡ 2 d = x AP ⁡ 2 d
79 78 sseq1d ⊢ a = x → a AP ⁡ 2 d ⊆ F -1 F ⁡ y ↔ x AP ⁡ 2 d ⊆ F -1 F ⁡ y
80 oveq2 ⊢ d = y − x → x AP ⁡ 2 d = x AP ⁡ 2 y − x
81 80 sseq1d ⊢ d = y − x → x AP ⁡ 2 d ⊆ F -1 F ⁡ y ↔ x AP ⁡ 2 y − x ⊆ F -1 F ⁡ y
82 79 81 rspc2ev ⊢ x ∈ ℕ ∧ y − x ∈ ℕ ∧ x AP ⁡ 2 y − x ⊆ F -1 F ⁡ y → ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ a AP ⁡ 2 d ⊆ F -1 F ⁡ y
83 41 48 77 82 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ a AP ⁡ 2 d ⊆ F -1 F ⁡ y
84 fvex ⊢ F ⁡ y ∈ V
85 sneq ⊢ c = F ⁡ y → c = F ⁡ y
86 85 imaeq2d ⊢ c = F ⁡ y → F -1 c = F -1 F ⁡ y
87 86 sseq2d ⊢ c = F ⁡ y → a AP ⁡ 2 d ⊆ F -1 c ↔ a AP ⁡ 2 d ⊆ F -1 F ⁡ y
88 87 2rexbidv ⊢ c = F ⁡ y → ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ a AP ⁡ 2 d ⊆ F -1 c ↔ ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ a AP ⁡ 2 d ⊆ F -1 F ⁡ y
89 84 88 spcev ⊢ ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ a AP ⁡ 2 d ⊆ F -1 F ⁡ y → ∃ c ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ a AP ⁡ 2 d ⊆ F -1 c
90 83 89 syl ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → ∃ c ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ a AP ⁡ 2 d ⊆ F -1 c
91 ovex ⊢ 1 … R + 1 ∈ V
92 2nn0 ⊢ 2 ∈ ℕ 0
93 92 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → 2 ∈ ℕ 0
94 91 93 57 vdwmc ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → 2 MonoAP F ↔ ∃ c ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ a AP ⁡ 2 d ⊆ F -1 c
95 90 94 mpbird ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → 2 MonoAP F
96 39 95 sylanl2 ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ x ≤ y ∧ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x < y → 2 MonoAP F
97 96 expr ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ x ≤ y ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x < y → 2 MonoAP F
98 38 97 mtod ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ x ≤ y ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → ¬ x < y
99 simplr1 ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ x ≤ y ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x ∈ 1 … R + 1
100 99 33 syl ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ x ≤ y ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x ∈ ℝ
101 simplr2 ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ x ≤ y ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → y ∈ 1 … R + 1
102 34 101 sselid ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ x ≤ y ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → y ∈ ℝ
103 100 102 eqleltd ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ x ≤ y ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ x ≤ y ∧ ¬ x < y
104 37 98 103 mpbir2and ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ x ≤ y ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
105 104 ex ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 ∧ x ≤ y → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
106 22 31 35 36 105 wlogle ⊢ φ ∧ x ∈ 1 … R + 1 ∧ y ∈ 1 … R + 1 → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
107 106 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ 1 … R + 1 ∀ y ∈ 1 … R + 1 F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
108 dff13 ⊢ F : 1 … R + 1 ⟶ 1-1 R ↔ F : 1 … R + 1 ⟶ R ∧ ∀ x ∈ 1 … R + 1 ∀ y ∈ 1 … R + 1 F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
109 2 107 108 sylanbrc ⊢ φ → F : 1 … R + 1 ⟶ 1-1 R
110 f1domg ⊢ R ∈ Fin → F : 1 … R + 1 ⟶ 1-1 R → 1 … R + 1 ≼ R
111 1 109 110 sylc ⊢ φ → 1 … R + 1 ≼ R
112 domnsym ⊢ 1 … R + 1 ≼ R → ¬ R ≺ 1 … R + 1
113 111 112 syl ⊢ φ → ¬ R ≺ 1 … R + 1
114 17 113 pm2.65i ⊢ ¬ φ