Metamath Proof Explorer


Theorem precsexlem7

Description: Lemma for surreal reciprocal. Show that R is non-strictly increasing in its argument. (Contributed by Scott Fenton, 15-Mar-2025)

Ref Expression
Hypotheses precsexlem.1 โŠข ๐น = rec ( ( ๐‘ โˆˆ V โ†ฆ โฆ‹ ( 1st โ€˜ ๐‘ ) / ๐‘™ โฆŒ โฆ‹ ( 2nd โ€˜ ๐‘ ) / ๐‘Ÿ โฆŒ โŸจ ( ๐‘™ โˆช ( { ๐‘Ž โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ๐‘… โˆˆ ( R โ€˜ ๐ด ) โˆƒ ๐‘ฆ๐ฟ โˆˆ ๐‘™ ๐‘Ž = ( ( 1s +s ( ( ๐‘ฅ๐‘… -s ๐ด ) ยทs ๐‘ฆ๐ฟ ) ) /su ๐‘ฅ๐‘… ) } โˆช { ๐‘Ž โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ๐ฟ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ( L โ€˜ ๐ด ) โˆฃ 0s <s ๐‘ฅ } โˆƒ ๐‘ฆ๐‘… โˆˆ ๐‘Ÿ ๐‘Ž = ( ( 1s +s ( ( ๐‘ฅ๐ฟ -s ๐ด ) ยทs ๐‘ฆ๐‘… ) ) /su ๐‘ฅ๐ฟ ) } ) ) , ( ๐‘Ÿ โˆช ( { ๐‘Ž โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ๐ฟ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ( L โ€˜ ๐ด ) โˆฃ 0s <s ๐‘ฅ } โˆƒ ๐‘ฆ๐ฟ โˆˆ ๐‘™ ๐‘Ž = ( ( 1s +s ( ( ๐‘ฅ๐ฟ -s ๐ด ) ยทs ๐‘ฆ๐ฟ ) ) /su ๐‘ฅ๐ฟ ) } โˆช { ๐‘Ž โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ๐‘… โˆˆ ( R โ€˜ ๐ด ) โˆƒ ๐‘ฆ๐‘… โˆˆ ๐‘Ÿ ๐‘Ž = ( ( 1s +s ( ( ๐‘ฅ๐‘… -s ๐ด ) ยทs ๐‘ฆ๐‘… ) ) /su ๐‘ฅ๐‘… ) } ) ) โŸฉ ) , โŸจ { 0s } , โˆ… โŸฉ )
precsexlem.2 โŠข ๐ฟ = ( 1st โˆ˜ ๐น )
precsexlem.3 โŠข ๐‘… = ( 2nd โˆ˜ ๐น )
Assertion precsexlem7 ( ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ฝ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ผ โŠ† ๐ฝ ) โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ๐ฝ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 precsexlem.1 โŠข ๐น = rec ( ( ๐‘ โˆˆ V โ†ฆ โฆ‹ ( 1st โ€˜ ๐‘ ) / ๐‘™ โฆŒ โฆ‹ ( 2nd โ€˜ ๐‘ ) / ๐‘Ÿ โฆŒ โŸจ ( ๐‘™ โˆช ( { ๐‘Ž โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ๐‘… โˆˆ ( R โ€˜ ๐ด ) โˆƒ ๐‘ฆ๐ฟ โˆˆ ๐‘™ ๐‘Ž = ( ( 1s +s ( ( ๐‘ฅ๐‘… -s ๐ด ) ยทs ๐‘ฆ๐ฟ ) ) /su ๐‘ฅ๐‘… ) } โˆช { ๐‘Ž โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ๐ฟ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ( L โ€˜ ๐ด ) โˆฃ 0s <s ๐‘ฅ } โˆƒ ๐‘ฆ๐‘… โˆˆ ๐‘Ÿ ๐‘Ž = ( ( 1s +s ( ( ๐‘ฅ๐ฟ -s ๐ด ) ยทs ๐‘ฆ๐‘… ) ) /su ๐‘ฅ๐ฟ ) } ) ) , ( ๐‘Ÿ โˆช ( { ๐‘Ž โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ๐ฟ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ( L โ€˜ ๐ด ) โˆฃ 0s <s ๐‘ฅ } โˆƒ ๐‘ฆ๐ฟ โˆˆ ๐‘™ ๐‘Ž = ( ( 1s +s ( ( ๐‘ฅ๐ฟ -s ๐ด ) ยทs ๐‘ฆ๐ฟ ) ) /su ๐‘ฅ๐ฟ ) } โˆช { ๐‘Ž โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ๐‘… โˆˆ ( R โ€˜ ๐ด ) โˆƒ ๐‘ฆ๐‘… โˆˆ ๐‘Ÿ ๐‘Ž = ( ( 1s +s ( ( ๐‘ฅ๐‘… -s ๐ด ) ยทs ๐‘ฆ๐‘… ) ) /su ๐‘ฅ๐‘… ) } ) ) โŸฉ ) , โŸจ { 0s } , โˆ… โŸฉ )
2 precsexlem.2 โŠข ๐ฟ = ( 1st โˆ˜ ๐น )
3 precsexlem.3 โŠข ๐‘… = ( 2nd โˆ˜ ๐น )
4 nnawordex โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ฝ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐ผ โŠ† ๐ฝ โ†” โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ฯ‰ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) = ๐ฝ ) )
5 oveq2 โŠข ( ๐‘˜ = โˆ… โ†’ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) = ( ๐ผ +o โˆ… ) )
6 5 fveq2d โŠข ( ๐‘˜ = โˆ… โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) ) = ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o โˆ… ) ) )
7 6 sseq2d โŠข ( ๐‘˜ = โˆ… โ†’ ( ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) ) โ†” ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o โˆ… ) ) ) )
8 oveq2 โŠข ( ๐‘˜ = ๐‘— โ†’ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) = ( ๐ผ +o ๐‘— ) )
9 8 fveq2d โŠข ( ๐‘˜ = ๐‘— โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) ) = ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) )
10 9 sseq2d โŠข ( ๐‘˜ = ๐‘— โ†’ ( ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) ) โ†” ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) ) )
11 oveq2 โŠข ( ๐‘˜ = suc ๐‘— โ†’ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) = ( ๐ผ +o suc ๐‘— ) )
12 11 fveq2d โŠข ( ๐‘˜ = suc ๐‘— โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) ) = ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o suc ๐‘— ) ) )
13 12 sseq2d โŠข ( ๐‘˜ = suc ๐‘— โ†’ ( ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) ) โ†” ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o suc ๐‘— ) ) ) )
14 nna0 โŠข ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐ผ +o โˆ… ) = ๐ผ )
15 14 fveq2d โŠข ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o โˆ… ) ) = ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) )
16 15 eqimsscd โŠข ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o โˆ… ) ) )
17 nnacl โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘— โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐ผ +o ๐‘— ) โˆˆ ฯ‰ )
18 ssun1 โŠข ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) โŠ† ( ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) โˆช ( { ๐‘Ž โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ๐ฟ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ( L โ€˜ ๐ด ) โˆฃ 0s <s ๐‘ฅ } โˆƒ ๐‘ฆ๐ฟ โˆˆ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) ๐‘Ž = ( ( 1s +s ( ( ๐‘ฅ๐ฟ -s ๐ด ) ยทs ๐‘ฆ๐ฟ ) ) /su ๐‘ฅ๐ฟ ) } โˆช { ๐‘Ž โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ๐‘… โˆˆ ( R โ€˜ ๐ด ) โˆƒ ๐‘ฆ๐‘… โˆˆ ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) ๐‘Ž = ( ( 1s +s ( ( ๐‘ฅ๐‘… -s ๐ด ) ยทs ๐‘ฆ๐‘… ) ) /su ๐‘ฅ๐‘… ) } ) )
19 1 2 3 precsexlem5 โŠข ( ( ๐ผ +o ๐‘— ) โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐‘… โ€˜ suc ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) = ( ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) โˆช ( { ๐‘Ž โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ๐ฟ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ( L โ€˜ ๐ด ) โˆฃ 0s <s ๐‘ฅ } โˆƒ ๐‘ฆ๐ฟ โˆˆ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) ๐‘Ž = ( ( 1s +s ( ( ๐‘ฅ๐ฟ -s ๐ด ) ยทs ๐‘ฆ๐ฟ ) ) /su ๐‘ฅ๐ฟ ) } โˆช { ๐‘Ž โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ๐‘… โˆˆ ( R โ€˜ ๐ด ) โˆƒ ๐‘ฆ๐‘… โˆˆ ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) ๐‘Ž = ( ( 1s +s ( ( ๐‘ฅ๐‘… -s ๐ด ) ยทs ๐‘ฆ๐‘… ) ) /su ๐‘ฅ๐‘… ) } ) ) )
20 18 19 sseqtrrid โŠข ( ( ๐ผ +o ๐‘— ) โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ suc ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) )
21 17 20 syl โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘— โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ suc ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) )
22 nnasuc โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘— โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐ผ +o suc ๐‘— ) = suc ( ๐ผ +o ๐‘— ) )
23 22 fveq2d โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘— โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o suc ๐‘— ) ) = ( ๐‘… โ€˜ suc ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) )
24 21 23 sseqtrrd โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘— โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o suc ๐‘— ) ) )
25 sstr2 โŠข ( ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) โ†’ ( ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o suc ๐‘— ) ) โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o suc ๐‘— ) ) ) )
26 24 25 syl5com โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘— โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o suc ๐‘— ) ) ) )
27 26 expcom โŠข ( ๐‘— โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘— ) ) โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o suc ๐‘— ) ) ) ) )
28 7 10 13 16 27 finds2 โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) ) ) )
29 28 impcom โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) ) )
30 fveq2 โŠข ( ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) = ๐ฝ โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) ) = ( ๐‘… โ€˜ ๐ฝ ) )
31 30 sseq2d โŠข ( ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) = ๐ฝ โ†’ ( ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) ) โ†” ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ๐ฝ ) ) )
32 29 31 syl5ibcom โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) = ๐ฝ โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ๐ฝ ) ) )
33 32 rexlimdva โŠข ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ฯ‰ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) = ๐ฝ โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ๐ฝ ) ) )
34 33 adantr โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ฝ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ฯ‰ ( ๐ผ +o ๐‘˜ ) = ๐ฝ โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ๐ฝ ) ) )
35 4 34 sylbid โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ฝ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐ผ โŠ† ๐ฝ โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ๐ฝ ) ) )
36 35 3impia โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ฝ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ผ โŠ† ๐ฝ ) โ†’ ( ๐‘… โ€˜ ๐ผ ) โŠ† ( ๐‘… โ€˜ ๐ฝ ) )