Metamath Proof Explorer


Theorem ballotlemfcc

Description: F takes value 0 between positive and negative values. (Contributed by Thierry Arnoux, 2-Apr-2017)

Ref Expression
Hypotheses ballotth.m 𝑀 ∈ ℕ
ballotth.n 𝑁 ∈ ℕ
ballotth.o 𝑂 = { 𝑐 ∈ 𝒫 ( 1 ... ( 𝑀 + 𝑁 ) ) ∣ ( ♯ ‘ 𝑐 ) = 𝑀 }
ballotth.p 𝑃 = ( 𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ( ( ♯ ‘ 𝑥 ) / ( ♯ ‘ 𝑂 ) ) )
ballotth.f 𝐹 = ( 𝑐𝑂 ↦ ( 𝑖 ∈ ℤ ↦ ( ( ♯ ‘ ( ( 1 ... 𝑖 ) ∩ 𝑐 ) ) − ( ♯ ‘ ( ( 1 ... 𝑖 ) ∖ 𝑐 ) ) ) ) )
ballotlemfcc.c ( 𝜑𝐶𝑂 )
ballotlemfcc.j ( 𝜑𝐽 ∈ ℕ )
ballotlemfcc.3 ( 𝜑 → ∃ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) )
ballotlemfcc.4 ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) < 0 )
Assertion ballotlemfcc ( 𝜑 → ∃ 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) = 0 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ballotth.m 𝑀 ∈ ℕ
2 ballotth.n 𝑁 ∈ ℕ
3 ballotth.o 𝑂 = { 𝑐 ∈ 𝒫 ( 1 ... ( 𝑀 + 𝑁 ) ) ∣ ( ♯ ‘ 𝑐 ) = 𝑀 }
4 ballotth.p 𝑃 = ( 𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ( ( ♯ ‘ 𝑥 ) / ( ♯ ‘ 𝑂 ) ) )
5 ballotth.f 𝐹 = ( 𝑐𝑂 ↦ ( 𝑖 ∈ ℤ ↦ ( ( ♯ ‘ ( ( 1 ... 𝑖 ) ∩ 𝑐 ) ) − ( ♯ ‘ ( ( 1 ... 𝑖 ) ∖ 𝑐 ) ) ) ) )
6 ballotlemfcc.c ( 𝜑𝐶𝑂 )
7 ballotlemfcc.j ( 𝜑𝐽 ∈ ℕ )
8 ballotlemfcc.3 ( 𝜑 → ∃ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) )
9 ballotlemfcc.4 ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) < 0 )
10 fveq2 ( 𝑖 = 𝑘 → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) = ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) )
11 10 breq2d ( 𝑖 = 𝑘 → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) ↔ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) )
12 11 elrab ( 𝑘 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ↔ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) )
13 12 anbi1i ( ( 𝑘 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ↔ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) )
14 simprl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) → 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) )
15 14 adantrr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) )
16 fzssuz ( 1 ... 𝐽 ) ⊆ ( ℤ ‘ 1 )
17 uzssz ( ℤ ‘ 1 ) ⊆ ℤ
18 16 17 sstri ( 1 ... 𝐽 ) ⊆ ℤ
19 zssre ℤ ⊆ ℝ
20 18 19 sstri ( 1 ... 𝐽 ) ⊆ ℝ
21 20 sseli ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → 𝑘 ∈ ℝ )
22 21 ltp1d ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → 𝑘 < ( 𝑘 + 1 ) )
23 1red ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → 1 ∈ ℝ )
24 21 23 readdcld ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ℝ )
25 21 24 ltnled ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → ( 𝑘 < ( 𝑘 + 1 ) ↔ ¬ ( 𝑘 + 1 ) ≤ 𝑘 ) )
26 22 25 mpbid ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → ¬ ( 𝑘 + 1 ) ≤ 𝑘 )
27 15 26 syl ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ¬ ( 𝑘 + 1 ) ≤ 𝑘 )
28 simprr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 )
29 9 adantr ( ( 𝜑𝑘 = 𝐽 ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) < 0 )
30 simpr ( ( 𝜑𝑘 = 𝐽 ) → 𝑘 = 𝐽 )
31 30 fveq2d ( ( 𝜑𝑘 = 𝐽 ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) = ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) )
32 31 breq1d ( ( 𝜑𝑘 = 𝐽 ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) < 0 ↔ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) < 0 ) )
33 elnnuz ( 𝐽 ∈ ℕ ↔ 𝐽 ∈ ( ℤ ‘ 1 ) )
34 7 33 sylib ( 𝜑𝐽 ∈ ( ℤ ‘ 1 ) )
35 eluzfz2 ( 𝐽 ∈ ( ℤ ‘ 1 ) → 𝐽 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) )
36 34 35 syl ( 𝜑𝐽 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) )
37 eleq1 ( 𝑘 = 𝐽 → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ↔ 𝐽 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) )
38 36 37 syl5ibrcom ( 𝜑 → ( 𝑘 = 𝐽𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) )
39 38 anc2li ( 𝜑 → ( 𝑘 = 𝐽 → ( 𝜑𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) ) )
40 1eluzge0 1 ∈ ( ℤ ‘ 0 )
41 fzss1 ( 1 ∈ ( ℤ ‘ 0 ) → ( 1 ... 𝐽 ) ⊆ ( 0 ... 𝐽 ) )
42 41 sseld ( 1 ∈ ( ℤ ‘ 0 ) → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → 𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) )
43 40 42 ax-mp ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → 𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) )
44 6 adantr ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) → 𝐶𝑂 )
45 elfzelz ( 𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) → 𝑘 ∈ ℤ )
46 45 adantl ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) → 𝑘 ∈ ℤ )
47 1 2 3 4 5 44 46 ballotlemfelz ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℤ )
48 47 zred ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℝ )
49 0red ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) → 0 ∈ ℝ )
50 48 49 ltnled ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) < 0 ↔ ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) )
51 43 50 sylan2 ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) < 0 ↔ ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) )
52 39 51 syl6 ( 𝜑 → ( 𝑘 = 𝐽 → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) < 0 ↔ ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) )
53 52 imp ( ( 𝜑𝑘 = 𝐽 ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) < 0 ↔ ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) )
54 32 53 bitr3d ( ( 𝜑𝑘 = 𝐽 ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) < 0 ↔ ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) )
55 29 54 mpbid ( ( 𝜑𝑘 = 𝐽 ) → ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) )
56 55 ex ( 𝜑 → ( 𝑘 = 𝐽 → ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) )
57 56 con2d ( 𝜑 → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) → ¬ 𝑘 = 𝐽 ) )
58 nn1m1nn ( 𝐽 ∈ ℕ → ( 𝐽 = 1 ∨ ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℕ ) )
59 7 58 syl ( 𝜑 → ( 𝐽 = 1 ∨ ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℕ ) )
60 8 adantr ( ( 𝜑𝐽 = 1 ) → ∃ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) )
61 oveq1 ( 𝐽 = 1 → ( 𝐽 ... 𝐽 ) = ( 1 ... 𝐽 ) )
62 61 adantl ( ( 𝜑𝐽 = 1 ) → ( 𝐽 ... 𝐽 ) = ( 1 ... 𝐽 ) )
63 7 nnzd ( 𝜑𝐽 ∈ ℤ )
64 fzsn ( 𝐽 ∈ ℤ → ( 𝐽 ... 𝐽 ) = { 𝐽 } )
65 63 64 syl ( 𝜑 → ( 𝐽 ... 𝐽 ) = { 𝐽 } )
66 65 adantr ( ( 𝜑𝐽 = 1 ) → ( 𝐽 ... 𝐽 ) = { 𝐽 } )
67 62 66 eqtr3d ( ( 𝜑𝐽 = 1 ) → ( 1 ... 𝐽 ) = { 𝐽 } )
68 67 rexeqdv ( ( 𝜑𝐽 = 1 ) → ( ∃ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) ↔ ∃ 𝑖 ∈ { 𝐽 } 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) ) )
69 60 68 mpbid ( ( 𝜑𝐽 = 1 ) → ∃ 𝑖 ∈ { 𝐽 } 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) )
70 fveq2 ( 𝑖 = 𝐽 → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) = ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) )
71 70 breq2d ( 𝑖 = 𝐽 → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) ↔ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) ) )
72 71 rexsng ( 𝐽 ∈ ℕ → ( ∃ 𝑖 ∈ { 𝐽 } 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) ↔ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) ) )
73 7 72 syl ( 𝜑 → ( ∃ 𝑖 ∈ { 𝐽 } 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) ↔ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) ) )
74 73 adantr ( ( 𝜑𝐽 = 1 ) → ( ∃ 𝑖 ∈ { 𝐽 } 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) ↔ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) ) )
75 69 74 mpbid ( ( 𝜑𝐽 = 1 ) → 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) )
76 9 adantr ( ( 𝜑𝐽 = 1 ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) < 0 )
77 1 2 3 4 5 6 63 ballotlemfelz ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) ∈ ℤ )
78 77 zred ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) ∈ ℝ )
79 0red ( 𝜑 → 0 ∈ ℝ )
80 78 79 ltnled ( 𝜑 → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) < 0 ↔ ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) ) )
81 80 adantr ( ( 𝜑𝐽 = 1 ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) < 0 ↔ ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) ) )
82 76 81 mpbid ( ( 𝜑𝐽 = 1 ) → ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝐽 ) )
83 75 82 pm2.65da ( 𝜑 → ¬ 𝐽 = 1 )
84 biortn ( ¬ 𝐽 = 1 → ( ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℕ ↔ ( ¬ ¬ 𝐽 = 1 ∨ ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℕ ) ) )
85 83 84 syl ( 𝜑 → ( ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℕ ↔ ( ¬ ¬ 𝐽 = 1 ∨ ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℕ ) ) )
86 notnotb ( 𝐽 = 1 ↔ ¬ ¬ 𝐽 = 1 )
87 86 orbi1i ( ( 𝐽 = 1 ∨ ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℕ ) ↔ ( ¬ ¬ 𝐽 = 1 ∨ ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℕ ) )
88 85 87 bitr4di ( 𝜑 → ( ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℕ ↔ ( 𝐽 = 1 ∨ ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℕ ) ) )
89 59 88 mpbird ( 𝜑 → ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℕ )
90 elnnuz ( ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℕ ↔ ( 𝐽 − 1 ) ∈ ( ℤ ‘ 1 ) )
91 89 90 sylib ( 𝜑 → ( 𝐽 − 1 ) ∈ ( ℤ ‘ 1 ) )
92 elfzp1 ( ( 𝐽 − 1 ) ∈ ( ℤ ‘ 1 ) → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) ↔ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ∨ 𝑘 = ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) ) )
93 91 92 syl ( 𝜑 → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) ↔ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ∨ 𝑘 = ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) ) )
94 7 nncnd ( 𝜑𝐽 ∈ ℂ )
95 1cnd ( 𝜑 → 1 ∈ ℂ )
96 94 95 npcand ( 𝜑 → ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) = 𝐽 )
97 96 oveq2d ( 𝜑 → ( 1 ... ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) = ( 1 ... 𝐽 ) )
98 97 eleq2d ( 𝜑 → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) ↔ 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) )
99 96 eqeq2d ( 𝜑 → ( 𝑘 = ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ↔ 𝑘 = 𝐽 ) )
100 99 orbi2d ( 𝜑 → ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ∨ 𝑘 = ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) ↔ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ∨ 𝑘 = 𝐽 ) ) )
101 93 98 100 3bitr3d ( 𝜑 → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ↔ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ∨ 𝑘 = 𝐽 ) ) )
102 orcom ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ∨ 𝑘 = 𝐽 ) ↔ ( 𝑘 = 𝐽𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ) )
103 101 102 bitrdi ( 𝜑 → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ↔ ( 𝑘 = 𝐽𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ) ) )
104 103 biimpd ( 𝜑 → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → ( 𝑘 = 𝐽𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ) ) )
105 pm5.6 ( ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ ¬ 𝑘 = 𝐽 ) → 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ) ↔ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → ( 𝑘 = 𝐽𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ) ) )
106 104 105 sylibr ( 𝜑 → ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ ¬ 𝑘 = 𝐽 ) → 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ) )
107 89 nnzd ( 𝜑 → ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℤ )
108 1z 1 ∈ ℤ
109 107 108 jctil ( 𝜑 → ( 1 ∈ ℤ ∧ ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℤ ) )
110 elfzelz ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) → 𝑘 ∈ ℤ )
111 110 108 jctir ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) → ( 𝑘 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ ) )
112 fzaddel ( ( ( 1 ∈ ℤ ∧ ( 𝐽 − 1 ) ∈ ℤ ) ∧ ( 𝑘 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ ) ) → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ↔ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( ( 1 + 1 ) ... ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) ) )
113 109 111 112 syl2an ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ) → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ↔ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( ( 1 + 1 ) ... ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) ) )
114 113 biimp3a ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ∧ 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( ( 1 + 1 ) ... ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) )
115 114 3anidm23 ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( ( 1 + 1 ) ... ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) )
116 1p1e2 ( 1 + 1 ) = 2
117 116 a1i ( 𝜑 → ( 1 + 1 ) = 2 )
118 117 96 oveq12d ( 𝜑 → ( ( 1 + 1 ) ... ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) = ( 2 ... 𝐽 ) )
119 118 eleq2d ( 𝜑 → ( ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( ( 1 + 1 ) ... ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) ↔ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 2 ... 𝐽 ) ) )
120 2eluzge1 2 ∈ ( ℤ ‘ 1 )
121 fzss1 ( 2 ∈ ( ℤ ‘ 1 ) → ( 2 ... 𝐽 ) ⊆ ( 1 ... 𝐽 ) )
122 120 121 ax-mp ( 2 ... 𝐽 ) ⊆ ( 1 ... 𝐽 )
123 122 sseli ( ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 2 ... 𝐽 ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) )
124 119 123 syl6bi ( 𝜑 → ( ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( ( 1 + 1 ) ... ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) )
125 124 adantr ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ) → ( ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( ( 1 + 1 ) ... ( ( 𝐽 − 1 ) + 1 ) ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) )
126 115 125 mpd ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) )
127 126 ex ( 𝜑 → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... ( 𝐽 − 1 ) ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) )
128 106 127 syld ( 𝜑 → ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ ¬ 𝑘 = 𝐽 ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) )
129 57 128 sylan2d ( 𝜑 → ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) )
130 129 imp ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) )
131 130 adantrr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) )
132 fveq2 ( 𝑖 = ( 𝑘 + 1 ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) = ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) )
133 132 breq2d ( 𝑖 = ( 𝑘 + 1 ) → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) ↔ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ) )
134 133 elrab ( ( 𝑘 + 1 ) ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ↔ ( ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ) )
135 breq1 ( 𝑗 = ( 𝑘 + 1 ) → ( 𝑗𝑘 ↔ ( 𝑘 + 1 ) ≤ 𝑘 ) )
136 135 rspccva ( ( ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ) → ( 𝑘 + 1 ) ≤ 𝑘 )
137 134 136 sylan2br ( ( ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ∧ ( ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ) ) → ( 𝑘 + 1 ) ≤ 𝑘 )
138 137 expr ( ( ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) → ( 𝑘 + 1 ) ≤ 𝑘 ) )
139 138 con3d ( ( ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) → ( ¬ ( 𝑘 + 1 ) ≤ 𝑘 → ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ) )
140 28 131 139 syl2anc ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ( ¬ ( 𝑘 + 1 ) ≤ 𝑘 → ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ) )
141 27 140 mpd ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) )
142 simplrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 )
143 131 adantr ( ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) )
144 0red ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → 0 ∈ ℝ )
145 simpll ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → 𝜑 )
146 130 adantr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) )
147 41 sseld ( 1 ∈ ( ℤ ‘ 0 ) → ( ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) )
148 40 146 147 mpsyl ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 0 ... 𝐽 ) )
149 6 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) → 𝐶𝑂 )
150 elfzelz ( ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 0 ... 𝐽 ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ℤ )
151 150 adantl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ℤ )
152 1 2 3 4 5 149 151 ballotlemfelz ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ∈ ℤ )
153 152 zred ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ∈ ℝ )
154 145 148 153 syl2anc ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ∈ ℝ )
155 simplrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) )
156 14 adantr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) )
157 156 43 syl ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → 𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) )
158 129 imdistani ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) → ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) )
159 6 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) → 𝐶𝑂 )
160 elfznn ( ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ℕ )
161 160 adantl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) → ( 𝑘 + 1 ) ∈ ℕ )
162 1 2 3 4 5 159 161 ballotlemfp1 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) → ( ( ¬ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) − 1 ) ) ∧ ( ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) + 1 ) ) ) )
163 162 simprd ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) → ( ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) + 1 ) ) )
164 163 imp ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) + 1 ) )
165 158 164 sylan ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) + 1 ) )
166 elfzelz ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → 𝑘 ∈ ℤ )
167 166 zcnd ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → 𝑘 ∈ ℂ )
168 1cnd ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → 1 ∈ ℂ )
169 167 168 pncand ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) = 𝑘 )
170 169 fveq2d ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) = ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) )
171 170 oveq1d ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) + 1 ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) + 1 ) )
172 171 eqeq2d ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) + 1 ) ↔ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) + 1 ) ) )
173 156 172 syl ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) + 1 ) ↔ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) + 1 ) ) )
174 165 173 mpbid ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) + 1 ) )
175 0z 0 ∈ ℤ
176 zleltp1 ( ( 0 ∈ ℤ ∧ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℤ ) → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ↔ 0 < ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) + 1 ) ) )
177 175 47 176 sylancr ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ↔ 0 < ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) + 1 ) ) )
178 177 adantr ( ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) + 1 ) ) → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ↔ 0 < ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) + 1 ) ) )
179 breq2 ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) + 1 ) → ( 0 < ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ↔ 0 < ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) + 1 ) ) )
180 179 adantl ( ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) + 1 ) ) → ( 0 < ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ↔ 0 < ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) + 1 ) ) )
181 178 180 bitr4d ( ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) + 1 ) ) → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ↔ 0 < ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ) )
182 145 157 174 181 syl21anc ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ↔ 0 < ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ) )
183 155 182 mpbid ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → 0 < ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) )
184 144 154 183 ltled ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) )
185 184 adantlrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) )
186 142 143 185 137 syl12anc ( ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( 𝑘 + 1 ) ≤ 𝑘 )
187 27 186 mtand ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ¬ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 )
188 162 simpld ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) → ( ¬ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) − 1 ) ) )
189 188 imp ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 + 1 ) ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ) ∧ ¬ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) − 1 ) )
190 158 189 sylan ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ¬ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) − 1 ) )
191 14 adantr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ¬ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) )
192 170 oveq1d ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) − 1 ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) )
193 192 eqeq2d ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) − 1 ) ↔ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) ) )
194 191 193 syl ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ¬ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( ( 𝑘 + 1 ) − 1 ) ) − 1 ) ↔ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) ) )
195 190 194 mpbid ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) ∧ ¬ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) )
196 195 adantlrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) ∧ ¬ ( 𝑘 + 1 ) ∈ 𝐶 ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) )
197 187 196 mpdan ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) )
198 breq2 ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ↔ 0 ≤ ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) ) )
199 198 notbid ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) → ( ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ↔ ¬ 0 ≤ ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) ) )
200 197 199 syl ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ( ¬ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ↔ ¬ 0 ≤ ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) ) )
201 141 200 mpbid ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ¬ 0 ≤ ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) )
202 14 43 syl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) → 𝑘 ∈ ( 0 ... 𝐽 ) )
203 202 47 syldan ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℤ )
204 203 adantrr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℤ )
205 zlem1lt ( ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ≤ 0 ↔ ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) < 0 ) )
206 175 205 mpan2 ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℤ → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ≤ 0 ↔ ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) < 0 ) )
207 zre ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℤ → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℝ )
208 1red ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℤ → 1 ∈ ℝ )
209 207 208 resubcld ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℤ → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) ∈ ℝ )
210 0red ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℤ → 0 ∈ ℝ )
211 209 210 ltnled ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℤ → ( ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) < 0 ↔ ¬ 0 ≤ ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) ) )
212 206 211 bitrd ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℤ → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ≤ 0 ↔ ¬ 0 ≤ ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) ) )
213 204 212 syl ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ≤ 0 ↔ ¬ 0 ≤ ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) − 1 ) ) )
214 201 213 mpbird ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ≤ 0 )
215 simprlr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) )
216 204 zred ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ∈ ℝ )
217 0red ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → 0 ∈ ℝ )
218 216 217 letri3d ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) = 0 ↔ ( ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ≤ 0 ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ) )
219 214 215 218 mpbir2and ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) ) ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) = 0 )
220 13 219 sylan2b ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ∧ ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) = 0 )
221 ssrab2 { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ⊆ ( 1 ... 𝐽 )
222 221 20 sstri { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ⊆ ℝ
223 222 a1i ( 𝜑 → { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ⊆ ℝ )
224 fzfi ( 1 ... 𝐽 ) ∈ Fin
225 ssfi ( ( ( 1 ... 𝐽 ) ∈ Fin ∧ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ⊆ ( 1 ... 𝐽 ) ) → { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ∈ Fin )
226 224 221 225 mp2an { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ∈ Fin
227 226 a1i ( 𝜑 → { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ∈ Fin )
228 rabn0 ( { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ≠ ∅ ↔ ∃ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) )
229 8 228 sylibr ( 𝜑 → { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ≠ ∅ )
230 fimaxre ( ( { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ⊆ ℝ ∧ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ∈ Fin ∧ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ≠ ∅ ) → ∃ 𝑘 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 )
231 223 227 229 230 syl3anc ( 𝜑 → ∃ 𝑘 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ∀ 𝑗 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } 𝑗𝑘 )
232 220 231 reximddv ( 𝜑 → ∃ 𝑘 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) = 0 )
233 elrabi ( 𝑘 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } → 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) )
234 233 anim1i ( ( 𝑘 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ∧ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) = 0 ) → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∧ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) = 0 ) )
235 234 reximi2 ( ∃ 𝑘 ∈ { 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ∣ 0 ≤ ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑖 ) } ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) = 0 → ∃ 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) = 0 )
236 232 235 syl ( 𝜑 → ∃ 𝑘 ∈ ( 1 ... 𝐽 ) ( ( 𝐹𝐶 ) ‘ 𝑘 ) = 0 )