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Theorem fzuntgd

Description: Union of two adjacent or overlapping finite sets of sequential integers. (Contributed by RP, 14-Dec-2024)

Ref Expression
Hypotheses fzuntgd.k ( 𝜑𝐾 ∈ ℤ )
fzuntgd.l ( 𝜑𝐿 ∈ ℤ )
fzuntgd.m ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
fzuntgd.n ( 𝜑𝑁 ∈ ℤ )
fzuntgd.km ( 𝜑𝐾𝑀 )
fzuntgd.ml ( 𝜑𝑀 ≤ ( 𝐿 + 1 ) )
fzuntgd.ln ( 𝜑𝐿𝑁 )
Assertion fzuntgd ( 𝜑 → ( ( 𝐾 ... 𝐿 ) ∪ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) = ( 𝐾 ... 𝑁 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fzuntgd.k ( 𝜑𝐾 ∈ ℤ )
2 fzuntgd.l ( 𝜑𝐿 ∈ ℤ )
3 fzuntgd.m ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
4 fzuntgd.n ( 𝜑𝑁 ∈ ℤ )
5 fzuntgd.km ( 𝜑𝐾𝑀 )
6 fzuntgd.ml ( 𝜑𝑀 ≤ ( 𝐿 + 1 ) )
7 fzuntgd.ln ( 𝜑𝐿𝑁 )
8 zre ( 𝑗 ∈ ℤ → 𝑗 ∈ ℝ )
9 simplr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) ∧ 𝑗𝐿 ) → 𝑗 ∈ ℝ )
10 2 zred ( 𝜑𝐿 ∈ ℝ )
11 10 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) ∧ 𝑗𝐿 ) → 𝐿 ∈ ℝ )
12 4 zred ( 𝜑𝑁 ∈ ℝ )
13 12 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) ∧ 𝑗𝐿 ) → 𝑁 ∈ ℝ )
14 simpr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) ∧ 𝑗𝐿 ) → 𝑗𝐿 )
15 7 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) ∧ 𝑗𝐿 ) → 𝐿𝑁 )
16 9 11 13 14 15 letrd ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) ∧ 𝑗𝐿 ) → 𝑗𝑁 )
17 16 ex ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) → ( 𝑗𝐿𝑗𝑁 ) )
18 17 anim2d ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) → ( ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) → ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
19 1 zred ( 𝜑𝐾 ∈ ℝ )
20 19 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) ∧ 𝑀𝑗 ) → 𝐾 ∈ ℝ )
21 3 zred ( 𝜑𝑀 ∈ ℝ )
22 21 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) ∧ 𝑀𝑗 ) → 𝑀 ∈ ℝ )
23 simplr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) ∧ 𝑀𝑗 ) → 𝑗 ∈ ℝ )
24 5 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) ∧ 𝑀𝑗 ) → 𝐾𝑀 )
25 simpr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) ∧ 𝑀𝑗 ) → 𝑀𝑗 )
26 20 22 23 24 25 letrd ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) ∧ 𝑀𝑗 ) → 𝐾𝑗 )
27 26 ex ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) → ( 𝑀𝑗𝐾𝑗 ) )
28 27 anim1d ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) → ( ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) → ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
29 18 28 jaod ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℝ ) → ( ( ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) → ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
30 8 29 sylan2 ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( ( ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) → ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
31 orc ( 𝐾𝑗 → ( 𝐾𝑗𝑀𝑗 ) )
32 orc ( 𝐾𝑗 → ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) )
33 31 32 jca ( 𝐾𝑗 → ( ( 𝐾𝑗𝑀𝑗 ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
34 33 ad2antrl ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) → ( ( 𝐾𝑗𝑀𝑗 ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
35 animorrl ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ 𝑗𝐿 ) → ( 𝑗𝐿𝑀𝑗 ) )
36 21 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐿 + 1 ) ≤ 𝑗 ) → 𝑀 ∈ ℝ )
37 peano2re ( 𝐿 ∈ ℝ → ( 𝐿 + 1 ) ∈ ℝ )
38 10 37 syl ( 𝜑 → ( 𝐿 + 1 ) ∈ ℝ )
39 38 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐿 + 1 ) ≤ 𝑗 ) → ( 𝐿 + 1 ) ∈ ℝ )
40 simplr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐿 + 1 ) ≤ 𝑗 ) → 𝑗 ∈ ℤ )
41 40 zred ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐿 + 1 ) ≤ 𝑗 ) → 𝑗 ∈ ℝ )
42 6 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐿 + 1 ) ≤ 𝑗 ) → 𝑀 ≤ ( 𝐿 + 1 ) )
43 simpr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐿 + 1 ) ≤ 𝑗 ) → ( 𝐿 + 1 ) ≤ 𝑗 )
44 36 39 41 42 43 letrd ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐿 + 1 ) ≤ 𝑗 ) → 𝑀𝑗 )
45 44 olcd ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐿 + 1 ) ≤ 𝑗 ) → ( 𝑗𝐿𝑀𝑗 ) )
46 simpr ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → 𝑗 ∈ ℤ )
47 46 zred ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → 𝑗 ∈ ℝ )
48 2 adantr ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → 𝐿 ∈ ℤ )
49 48 zred ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → 𝐿 ∈ ℝ )
50 lelttric ( ( 𝑗 ∈ ℝ ∧ 𝐿 ∈ ℝ ) → ( 𝑗𝐿𝐿 < 𝑗 ) )
51 47 49 50 syl2anc ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( 𝑗𝐿𝐿 < 𝑗 ) )
52 zltp1le ( ( 𝐿 ∈ ℤ ∧ 𝑗 ∈ ℤ ) → ( 𝐿 < 𝑗 ↔ ( 𝐿 + 1 ) ≤ 𝑗 ) )
53 2 52 sylan ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( 𝐿 < 𝑗 ↔ ( 𝐿 + 1 ) ≤ 𝑗 ) )
54 53 orbi2d ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( ( 𝑗𝐿𝐿 < 𝑗 ) ↔ ( 𝑗𝐿 ∨ ( 𝐿 + 1 ) ≤ 𝑗 ) ) )
55 51 54 mpbid ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( 𝑗𝐿 ∨ ( 𝐿 + 1 ) ≤ 𝑗 ) )
56 35 45 55 mpjaodan ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( 𝑗𝐿𝑀𝑗 ) )
57 56 adantr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) → ( 𝑗𝐿𝑀𝑗 ) )
58 simprr ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) → 𝑗𝑁 )
59 58 olcd ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) → ( 𝑗𝐿𝑗𝑁 ) )
60 57 59 jca ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) → ( ( 𝑗𝐿𝑀𝑗 ) ∧ ( 𝑗𝐿𝑗𝑁 ) ) )
61 orddi ( ( ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ↔ ( ( ( 𝐾𝑗𝑀𝑗 ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) ∧ ( ( 𝑗𝐿𝑀𝑗 ) ∧ ( 𝑗𝐿𝑗𝑁 ) ) ) )
62 34 60 61 sylanbrc ( ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) → ( ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) )
63 62 ex ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) → ( ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) )
64 30 63 impbid ( ( 𝜑𝑗 ∈ ℤ ) → ( ( ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ↔ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
65 64 pm5.32da ( 𝜑 → ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) ) )
66 elfz1 ( ( 𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝐿 ∈ ℤ ) → ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝐿 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ) )
67 1 2 66 syl2anc ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝐿 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ) )
68 3anass ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ) )
69 67 68 bitrdi ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝐿 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ) ) )
70 elfz1 ( ( 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ) → ( 𝑗 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) )
71 3 4 70 syl2anc ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) )
72 3anass ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) )
73 71 72 bitrdi ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) )
74 69 73 orbi12d ( 𝜑 → ( ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝐿 ) ∨ 𝑗 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) ↔ ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ) ∨ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) ) )
75 elun ( 𝑗 ∈ ( ( 𝐾 ... 𝐿 ) ∪ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) ↔ ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝐿 ) ∨ 𝑗 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) )
76 andi ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) ↔ ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ) ∨ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) )
77 74 75 76 3bitr4g ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( ( 𝐾 ... 𝐿 ) ∪ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( ( 𝐾𝑗𝑗𝐿 ) ∨ ( 𝑀𝑗𝑗𝑁 ) ) ) ) )
78 elfz1 ( ( 𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ) → ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
79 1 4 78 syl2anc ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
80 3anass ( ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) )
81 79 80 bitrdi ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝑁 ) ↔ ( 𝑗 ∈ ℤ ∧ ( 𝐾𝑗𝑗𝑁 ) ) ) )
82 65 77 81 3bitr4d ( 𝜑 → ( 𝑗 ∈ ( ( 𝐾 ... 𝐿 ) ∪ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) ↔ 𝑗 ∈ ( 𝐾 ... 𝑁 ) ) )
83 82 eqrdv ( 𝜑 → ( ( 𝐾 ... 𝐿 ) ∪ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) = ( 𝐾 ... 𝑁 ) )