Metamath Proof Explorer


Theorem vdwnnlem1

Description: Corollary of vdw , and lemma for vdwnn . If F is a coloring of the integers, then there are arbitrarily long monochromatic APs in F . (Contributed by Mario Carneiro, 13-Sep-2014)

Ref Expression
Assertion vdwnnlem1 ⊢ R ∈ Fin ∧ F : ℕ ⟶ R ∧ K ∈ ℕ 0 → ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F -1 c

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 vdw ⊢ R ∈ Fin ∧ K ∈ ℕ 0 → ∃ n ∈ ℕ ∀ f ∈ R 1 … n ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ f -1 c
2 1 3adant2 ⊢ R ∈ Fin ∧ F : ℕ ⟶ R ∧ K ∈ ℕ 0 → ∃ n ∈ ℕ ∀ f ∈ R 1 … n ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ f -1 c
3 simpl2 ⊢ R ∈ Fin ∧ F : ℕ ⟶ R ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ n ∈ ℕ → F : ℕ ⟶ R
4 fz1ssnn ⊢ 1 … n ⊆ ℕ
5 fssres ⊢ F : ℕ ⟶ R ∧ 1 … n ⊆ ℕ → F ↾ 1 … n : 1 … n ⟶ R
6 3 4 5 sylancl ⊢ R ∈ Fin ∧ F : ℕ ⟶ R ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ n ∈ ℕ → F ↾ 1 … n : 1 … n ⟶ R
7 simpl1 ⊢ R ∈ Fin ∧ F : ℕ ⟶ R ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ n ∈ ℕ → R ∈ Fin
8 ovex ⊢ 1 … n ∈ V
9 elmapg ⊢ R ∈ Fin ∧ 1 … n ∈ V → F ↾ 1 … n ∈ R 1 … n ↔ F ↾ 1 … n : 1 … n ⟶ R
10 7 8 9 sylancl ⊢ R ∈ Fin ∧ F : ℕ ⟶ R ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ n ∈ ℕ → F ↾ 1 … n ∈ R 1 … n ↔ F ↾ 1 … n : 1 … n ⟶ R
11 6 10 mpbird ⊢ R ∈ Fin ∧ F : ℕ ⟶ R ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ n ∈ ℕ → F ↾ 1 … n ∈ R 1 … n
12 cnveq ⊢ f = F ↾ 1 … n → f -1 = F ↾ 1 … n -1
13 12 imaeq1d ⊢ f = F ↾ 1 … n → f -1 c = F ↾ 1 … n -1 c
14 13 eleq2d ⊢ f = F ↾ 1 … n → a + m ⁢ d ∈ f -1 c ↔ a + m ⁢ d ∈ F ↾ 1 … n -1 c
15 14 ralbidv ⊢ f = F ↾ 1 … n → ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ f -1 c ↔ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F ↾ 1 … n -1 c
16 15 2rexbidv ⊢ f = F ↾ 1 … n → ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ f -1 c ↔ ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F ↾ 1 … n -1 c
17 16 rexbidv ⊢ f = F ↾ 1 … n → ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ f -1 c ↔ ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F ↾ 1 … n -1 c
18 17 rspcv ⊢ F ↾ 1 … n ∈ R 1 … n → ∀ f ∈ R 1 … n ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ f -1 c → ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F ↾ 1 … n -1 c
19 11 18 syl ⊢ R ∈ Fin ∧ F : ℕ ⟶ R ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ n ∈ ℕ → ∀ f ∈ R 1 … n ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ f -1 c → ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F ↾ 1 … n -1 c
20 resss ⊢ F ↾ 1 … n ⊆ F
21 cnvss ⊢ F ↾ 1 … n ⊆ F → F ↾ 1 … n -1 ⊆ F -1
22 imass1 ⊢ F ↾ 1 … n -1 ⊆ F -1 → F ↾ 1 … n -1 c ⊆ F -1 c
23 20 21 22 mp2b ⊢ F ↾ 1 … n -1 c ⊆ F -1 c
24 23 sseli ⊢ a + m ⁢ d ∈ F ↾ 1 … n -1 c → a + m ⁢ d ∈ F -1 c
25 24 ralimi ⊢ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F ↾ 1 … n -1 c → ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F -1 c
26 25 reximi ⊢ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F ↾ 1 … n -1 c → ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F -1 c
27 26 reximi ⊢ ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F ↾ 1 … n -1 c → ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F -1 c
28 27 reximi ⊢ ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F ↾ 1 … n -1 c → ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F -1 c
29 19 28 syl6 ⊢ R ∈ Fin ∧ F : ℕ ⟶ R ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ n ∈ ℕ → ∀ f ∈ R 1 … n ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ f -1 c → ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F -1 c
30 29 rexlimdva ⊢ R ∈ Fin ∧ F : ℕ ⟶ R ∧ K ∈ ℕ 0 → ∃ n ∈ ℕ ∀ f ∈ R 1 … n ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ f -1 c → ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F -1 c
31 2 30 mpd ⊢ R ∈ Fin ∧ F : ℕ ⟶ R ∧ K ∈ ℕ 0 → ∃ c ∈ R ∃ a ∈ ℕ ∃ d ∈ ℕ ∀ m ∈ 0 … K − 1 a + m ⁢ d ∈ F -1 c