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Theorem fzuntd

Description: Union of two adjacent finite sets of sequential integers that share a common endpoint. (Contributed by RP, 14-Dec-2024)

Ref Expression
Hypotheses fzuntd.k ( 𝜑𝐾 ∈ ℤ )
fzuntd.m ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
fzuntd.n ( 𝜑𝑁 ∈ ℤ )
fzuntd.km ( 𝜑𝐾𝑀 )
fzuntd.mn ( 𝜑𝑀𝑁 )
Assertion fzuntd ( 𝜑 → ( ( 𝐾 ... 𝑀 ) ∪ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) = ( 𝐾 ... 𝑁 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fzuntd.k ( 𝜑𝐾 ∈ ℤ )
2 fzuntd.m ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
3 fzuntd.n ( 𝜑𝑁 ∈ ℤ )
4 fzuntd.km ( 𝜑𝐾𝑀 )
5 fzuntd.mn ( 𝜑𝑀𝑁 )
6 simprl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑗𝑀 ) ) → 𝑗 ∈ ℤ )
7 6 zred ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑗𝑀 ) ) → 𝑗 ∈ ℝ )
8 2 zred ( 𝜑𝑀 ∈ ℝ )
9 8 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑗𝑀 ) ) → 𝑀 ∈ ℝ )
10 3 zred ( 𝜑𝑁 ∈ ℝ )
11 10 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑗𝑀 ) ) → 𝑁 ∈ ℝ )
12 simprr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑗𝑀 ) ) → 𝑗𝑀 )
13 5 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑗𝑀 ) ) → 𝑀𝑁 )
14 7 9 11 12 13 letrd ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑗𝑀 ) ) → 𝑗𝑁 )
15 14 expr ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( 𝑗𝑀𝑗𝑁 ) )
16 15 anim2d ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( ( 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) → ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
17 1 zred ( 𝜑𝐾 ∈ ℝ )
18 17 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑗 ) ) → 𝐾 ∈ ℝ )
19 8 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑗 ) ) → 𝑀 ∈ ℝ )
20 simprl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑗 ) ) → 𝑗 ∈ ℤ )
21 20 zred ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑗 ) ) → 𝑗 ∈ ℝ )
22 4 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑗 ) ) → 𝐾𝑀 )
23 simprr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑗 ) ) → 𝑀𝑗 )
24 18 19 21 22 23 letrd ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑗 ) ) → 𝐾𝑗 )
25 24 expr ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( 𝑀𝑗𝐾𝑗 ) )
26 25 anim1d ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) → ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
27 16 26 jaod ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( ( ( 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) → ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
28 orc ( 𝐾𝑗 → ( 𝐾𝑗𝑀𝑗 ) )
29 orc ( 𝐾𝑗 → ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) )
30 28 29 jca ( 𝐾𝑗 → ( ( 𝐾𝑗𝑀𝑗 ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
31 30 ad2antrl ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) → ( ( 𝐾𝑗𝑀𝑗 ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
32 simpr ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → 𝑗 ∈ ℤ )
33 32 zred ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → 𝑗 ∈ ℝ )
34 8 adantr ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → 𝑀 ∈ ℝ )
35 33 34 letrid ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( 𝑗𝑀𝑀𝑗 ) )
36 35 adantr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) → ( 𝑗𝑀𝑀𝑗 ) )
37 simprr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) → 𝑗𝑁 )
38 37 olcd ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) → ( 𝑗𝑀𝑗𝑁 ) )
39 36 38 jca ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) → ( ( 𝑗𝑀𝑀𝑗 ) ∧ ( 𝑗𝑀𝑗𝑁 ) ) )
40 orddi ( ( ( 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ↔ ( ( ( 𝐾𝑗𝑀𝑗 ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) ∧ ( ( 𝑗𝑀𝑀𝑗 ) ∧ ( 𝑗𝑀𝑗𝑁 ) ) ) )
41 31 39 40 sylanbrc ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) → ( ( 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) )
42 41 ex ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) → ( ( 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) )
43 27 42 impbid ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( ( ( 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ↔ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
44 43 pm5.32da ( 𝜑 → ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( ( 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) ) )
45 elfz1 ( ( 𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ) → ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝑀 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ) )
46 1 2 45 syl2anc ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝑀 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ) )
47 3anass ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ) )
48 46 47 bitrdi ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝑀 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ) ) )
49 elfz1 ( ( 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ) → ( 𝑗 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) )
50 2 3 49 syl2anc ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) )
51 3anass ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) )
52 50 51 bitrdi ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) )
53 48 52 orbi12d ( 𝜑 → ( ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝑀 ) ∨ 𝑗 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) ↔ ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ) ∨ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) ) )
54 elun ( 𝑗 ∈ ( ( 𝐾 ... 𝑀 ) ∪ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) ↔ ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝑀 ) ∨ 𝑗 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) )
55 andi ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( ( 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) ↔ ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ) ∨ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) )
56 53 54 55 3bitr4g ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( ( 𝐾 ... 𝑀 ) ∪ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( ( 𝐾𝑗𝑗𝑀 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) ) )
57 elfz1 ( ( 𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ) → ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
58 1 3 57 syl2anc ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
59 3anass ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
60 58 59 bitrdi ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) ) )
61 44 56 60 3bitr4d ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( ( 𝐾 ... 𝑀 ) ∪ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) ↔ 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝑁 ) ) )
62 61 eqrdv ( 𝜑 → ( ( 𝐾 ... 𝑀 ) ∪ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) = ( 𝐾 ... 𝑁 ) )