Metamath Proof Explorer


Theorem mulsproplem4

Description: Lemma for surreal multiplication. Under the inductive hypothesis, the product of a member of the old set of A and a member of the old set of B is a surreal number. (Contributed by Scott Fenton, 4-Mar-2025)

Ref Expression
Hypotheses mulsproplem.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ No โˆ€ ๐‘ โˆˆ No โˆ€ ๐‘ โˆˆ No โˆ€ ๐‘‘ โˆˆ No โˆ€ ๐‘’ โˆˆ No โˆ€ ๐‘“ โˆˆ No ( ( ( ( bday โ€˜ ๐‘Ž ) +no ( bday โ€˜ ๐‘ ) ) โˆช ( ( ( ( bday โ€˜ ๐‘ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘’ ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐‘‘ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘“ ) ) ) โˆช ( ( ( bday โ€˜ ๐‘ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘“ ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐‘‘ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘’ ) ) ) ) ) โˆˆ ( ( ( bday โ€˜ ๐ด ) +no ( bday โ€˜ ๐ต ) ) โˆช ( ( ( ( bday โ€˜ ๐ถ ) +no ( bday โ€˜ ๐ธ ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐ท ) +no ( bday โ€˜ ๐น ) ) ) โˆช ( ( ( bday โ€˜ ๐ถ ) +no ( bday โ€˜ ๐น ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐ท ) +no ( bday โ€˜ ๐ธ ) ) ) ) ) โ†’ ( ( ๐‘Ž ยทs ๐‘ ) โˆˆ No โˆง ( ( ๐‘ <s ๐‘‘ โˆง ๐‘’ <s ๐‘“ ) โ†’ ( ( ๐‘ ยทs ๐‘“ ) -s ( ๐‘ ยทs ๐‘’ ) ) <s ( ( ๐‘‘ ยทs ๐‘“ ) -s ( ๐‘‘ ยทs ๐‘’ ) ) ) ) ) )
mulsproplem4.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( O โ€˜ ( bday โ€˜ ๐ด ) ) )
mulsproplem4.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( O โ€˜ ( bday โ€˜ ๐ต ) ) )
Assertion mulsproplem4 ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ ยทs ๐‘Œ ) โˆˆ No )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulsproplem.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ No โˆ€ ๐‘ โˆˆ No โˆ€ ๐‘ โˆˆ No โˆ€ ๐‘‘ โˆˆ No โˆ€ ๐‘’ โˆˆ No โˆ€ ๐‘“ โˆˆ No ( ( ( ( bday โ€˜ ๐‘Ž ) +no ( bday โ€˜ ๐‘ ) ) โˆช ( ( ( ( bday โ€˜ ๐‘ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘’ ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐‘‘ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘“ ) ) ) โˆช ( ( ( bday โ€˜ ๐‘ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘“ ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐‘‘ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘’ ) ) ) ) ) โˆˆ ( ( ( bday โ€˜ ๐ด ) +no ( bday โ€˜ ๐ต ) ) โˆช ( ( ( ( bday โ€˜ ๐ถ ) +no ( bday โ€˜ ๐ธ ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐ท ) +no ( bday โ€˜ ๐น ) ) ) โˆช ( ( ( bday โ€˜ ๐ถ ) +no ( bday โ€˜ ๐น ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐ท ) +no ( bday โ€˜ ๐ธ ) ) ) ) ) โ†’ ( ( ๐‘Ž ยทs ๐‘ ) โˆˆ No โˆง ( ( ๐‘ <s ๐‘‘ โˆง ๐‘’ <s ๐‘“ ) โ†’ ( ( ๐‘ ยทs ๐‘“ ) -s ( ๐‘ ยทs ๐‘’ ) ) <s ( ( ๐‘‘ ยทs ๐‘“ ) -s ( ๐‘‘ ยทs ๐‘’ ) ) ) ) ) )
2 mulsproplem4.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( O โ€˜ ( bday โ€˜ ๐ด ) ) )
3 mulsproplem4.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( O โ€˜ ( bday โ€˜ ๐ต ) ) )
4 oldssno โŠข ( O โ€˜ ( bday โ€˜ ๐ด ) ) โŠ† No
5 4 2 sselid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ No )
6 oldssno โŠข ( O โ€˜ ( bday โ€˜ ๐ต ) ) โŠ† No
7 6 3 sselid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ No )
8 0sno โŠข 0s โˆˆ No
9 8 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0s โˆˆ No )
10 bday0s โŠข ( bday โ€˜ 0s ) = โˆ…
11 10 10 oveq12i โŠข ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) = ( โˆ… +no โˆ… )
12 0elon โŠข โˆ… โˆˆ On
13 naddrid โŠข ( โˆ… โˆˆ On โ†’ ( โˆ… +no โˆ… ) = โˆ… )
14 12 13 ax-mp โŠข ( โˆ… +no โˆ… ) = โˆ…
15 11 14 eqtri โŠข ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) = โˆ…
16 15 15 uneq12i โŠข ( ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) ) = ( โˆ… โˆช โˆ… )
17 un0 โŠข ( โˆ… โˆช โˆ… ) = โˆ…
18 16 17 eqtri โŠข ( ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) ) = โˆ…
19 18 18 uneq12i โŠข ( ( ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) ) โˆช ( ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) ) ) = ( โˆ… โˆช โˆ… )
20 19 17 eqtri โŠข ( ( ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) ) โˆช ( ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) ) ) = โˆ…
21 20 uneq2i โŠข ( ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆช ( ( ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) ) โˆช ( ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) ) ) ) = ( ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆช โˆ… )
22 un0 โŠข ( ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆช โˆ… ) = ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) )
23 21 22 eqtri โŠข ( ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆช ( ( ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) ) โˆช ( ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) ) ) ) = ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) )
24 oldbdayim โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( O โ€˜ ( bday โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( bday โ€˜ ๐ด ) )
25 2 24 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( bday โ€˜ ๐ด ) )
26 oldbdayim โŠข ( ๐‘Œ โˆˆ ( O โ€˜ ( bday โ€˜ ๐ต ) ) โ†’ ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( bday โ€˜ ๐ต ) )
27 3 26 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( bday โ€˜ ๐ต ) )
28 bdayelon โŠข ( bday โ€˜ ๐ด ) โˆˆ On
29 bdayelon โŠข ( bday โ€˜ ๐ต ) โˆˆ On
30 naddel12 โŠข ( ( ( bday โ€˜ ๐ด ) โˆˆ On โˆง ( bday โ€˜ ๐ต ) โˆˆ On ) โ†’ ( ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( bday โ€˜ ๐ด ) โˆง ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( bday โ€˜ ๐ต ) ) โ†’ ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( ( bday โ€˜ ๐ด ) +no ( bday โ€˜ ๐ต ) ) ) )
31 28 29 30 mp2an โŠข ( ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( bday โ€˜ ๐ด ) โˆง ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( bday โ€˜ ๐ต ) ) โ†’ ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( ( bday โ€˜ ๐ด ) +no ( bday โ€˜ ๐ต ) ) )
32 25 27 31 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( ( bday โ€˜ ๐ด ) +no ( bday โ€˜ ๐ต ) ) )
33 elun1 โŠข ( ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( ( bday โ€˜ ๐ด ) +no ( bday โ€˜ ๐ต ) ) โ†’ ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( ( ( bday โ€˜ ๐ด ) +no ( bday โ€˜ ๐ต ) ) โˆช ( ( ( ( bday โ€˜ ๐ถ ) +no ( bday โ€˜ ๐ธ ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐ท ) +no ( bday โ€˜ ๐น ) ) ) โˆช ( ( ( bday โ€˜ ๐ถ ) +no ( bday โ€˜ ๐น ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐ท ) +no ( bday โ€˜ ๐ธ ) ) ) ) ) )
34 32 33 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( ( ( bday โ€˜ ๐ด ) +no ( bday โ€˜ ๐ต ) ) โˆช ( ( ( ( bday โ€˜ ๐ถ ) +no ( bday โ€˜ ๐ธ ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐ท ) +no ( bday โ€˜ ๐น ) ) ) โˆช ( ( ( bday โ€˜ ๐ถ ) +no ( bday โ€˜ ๐น ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐ท ) +no ( bday โ€˜ ๐ธ ) ) ) ) ) )
35 23 34 eqeltrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( bday โ€˜ ๐‘‹ ) +no ( bday โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆช ( ( ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) ) โˆช ( ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ 0s ) +no ( bday โ€˜ 0s ) ) ) ) ) โˆˆ ( ( ( bday โ€˜ ๐ด ) +no ( bday โ€˜ ๐ต ) ) โˆช ( ( ( ( bday โ€˜ ๐ถ ) +no ( bday โ€˜ ๐ธ ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐ท ) +no ( bday โ€˜ ๐น ) ) ) โˆช ( ( ( bday โ€˜ ๐ถ ) +no ( bday โ€˜ ๐น ) ) โˆช ( ( bday โ€˜ ๐ท ) +no ( bday โ€˜ ๐ธ ) ) ) ) ) )
36 1 5 7 9 9 9 9 35 mulsproplem1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘‹ ยทs ๐‘Œ ) โˆˆ No โˆง ( ( 0s <s 0s โˆง 0s <s 0s ) โ†’ ( ( 0s ยทs 0s ) -s ( 0s ยทs 0s ) ) <s ( ( 0s ยทs 0s ) -s ( 0s ยทs 0s ) ) ) ) )
37 36 simpld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ ยทs ๐‘Œ ) โˆˆ No )