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Theorem fimgmcyclem

Description: Lemma for fimgmcyc . (Contributed by SN, 7-Jul-2025)

Ref Expression
Hypothesis fimgmcyclem.s ⊢ φ → ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o ≠ q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
Assertion fimgmcyclem ⊢ φ → ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fimgmcyclem.s ⊢ φ → ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o ≠ q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
2 simpr ⊢ φ ∧ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A → ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
3 rexcom ⊢ ∃ r ∈ ℕ ∃ p ∈ ℕ p < r ∧ r · ˙ A = p · ˙ A ↔ ∃ p ∈ ℕ ∃ r ∈ ℕ p < r ∧ r · ˙ A = p · ˙ A
4 eqcom ⊢ r · ˙ A = p · ˙ A ↔ p · ˙ A = r · ˙ A
5 4 anbi2i ⊢ p < r ∧ r · ˙ A = p · ˙ A ↔ p < r ∧ p · ˙ A = r · ˙ A
6 5 2rexbii ⊢ ∃ p ∈ ℕ ∃ r ∈ ℕ p < r ∧ r · ˙ A = p · ˙ A ↔ ∃ p ∈ ℕ ∃ r ∈ ℕ p < r ∧ p · ˙ A = r · ˙ A
7 3 6 sylbb ⊢ ∃ r ∈ ℕ ∃ p ∈ ℕ p < r ∧ r · ˙ A = p · ˙ A → ∃ p ∈ ℕ ∃ r ∈ ℕ p < r ∧ p · ˙ A = r · ˙ A
8 breq2 ⊢ o = r → p < o ↔ p < r
9 oveq1 ⊢ o = r → o · ˙ A = r · ˙ A
10 9 eqeq1d ⊢ o = r → o · ˙ A = p · ˙ A ↔ r · ˙ A = p · ˙ A
11 8 10 anbi12d ⊢ o = r → p < o ∧ o · ˙ A = p · ˙ A ↔ p < r ∧ r · ˙ A = p · ˙ A
12 11 rexbidv ⊢ o = r → ∃ p ∈ ℕ p < o ∧ o · ˙ A = p · ˙ A ↔ ∃ p ∈ ℕ p < r ∧ r · ˙ A = p · ˙ A
13 12 cbvrexvw ⊢ ∃ o ∈ ℕ ∃ p ∈ ℕ p < o ∧ o · ˙ A = p · ˙ A ↔ ∃ r ∈ ℕ ∃ p ∈ ℕ p < r ∧ r · ˙ A = p · ˙ A
14 breq1 ⊢ o = p → o < r ↔ p < r
15 oveq1 ⊢ o = p → o · ˙ A = p · ˙ A
16 15 eqeq1d ⊢ o = p → o · ˙ A = r · ˙ A ↔ p · ˙ A = r · ˙ A
17 14 16 anbi12d ⊢ o = p → o < r ∧ o · ˙ A = r · ˙ A ↔ p < r ∧ p · ˙ A = r · ˙ A
18 17 rexbidv ⊢ o = p → ∃ r ∈ ℕ o < r ∧ o · ˙ A = r · ˙ A ↔ ∃ r ∈ ℕ p < r ∧ p · ˙ A = r · ˙ A
19 18 cbvrexvw ⊢ ∃ o ∈ ℕ ∃ r ∈ ℕ o < r ∧ o · ˙ A = r · ˙ A ↔ ∃ p ∈ ℕ ∃ r ∈ ℕ p < r ∧ p · ˙ A = r · ˙ A
20 7 13 19 3imtr4i ⊢ ∃ o ∈ ℕ ∃ p ∈ ℕ p < o ∧ o · ˙ A = p · ˙ A → ∃ o ∈ ℕ ∃ r ∈ ℕ o < r ∧ o · ˙ A = r · ˙ A
21 breq1 ⊢ q = p → q < o ↔ p < o
22 oveq1 ⊢ q = p → q · ˙ A = p · ˙ A
23 22 eqeq2d ⊢ q = p → o · ˙ A = q · ˙ A ↔ o · ˙ A = p · ˙ A
24 21 23 anbi12d ⊢ q = p → q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ p < o ∧ o · ˙ A = p · ˙ A
25 24 cbvrexvw ⊢ ∃ q ∈ ℕ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ ∃ p ∈ ℕ p < o ∧ o · ˙ A = p · ˙ A
26 25 rexbii ⊢ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ ∃ o ∈ ℕ ∃ p ∈ ℕ p < o ∧ o · ˙ A = p · ˙ A
27 breq2 ⊢ q = r → o < q ↔ o < r
28 oveq1 ⊢ q = r → q · ˙ A = r · ˙ A
29 28 eqeq2d ⊢ q = r → o · ˙ A = q · ˙ A ↔ o · ˙ A = r · ˙ A
30 27 29 anbi12d ⊢ q = r → o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ o < r ∧ o · ˙ A = r · ˙ A
31 30 cbvrexvw ⊢ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ ∃ r ∈ ℕ o < r ∧ o · ˙ A = r · ˙ A
32 31 rexbii ⊢ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ ∃ o ∈ ℕ ∃ r ∈ ℕ o < r ∧ o · ˙ A = r · ˙ A
33 20 26 32 3imtr4i ⊢ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A → ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
34 33 adantl ⊢ φ ∧ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A → ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
35 simpl ⊢ o ∈ ℕ ∧ q ∈ ℕ → o ∈ ℕ
36 35 nnred ⊢ o ∈ ℕ ∧ q ∈ ℕ → o ∈ ℝ
37 simpr ⊢ o ∈ ℕ ∧ q ∈ ℕ → q ∈ ℕ
38 37 nnred ⊢ o ∈ ℕ ∧ q ∈ ℕ → q ∈ ℝ
39 36 38 lttri2d ⊢ o ∈ ℕ ∧ q ∈ ℕ → o ≠ q ↔ o < q ∨ q < o
40 39 anbi1d ⊢ o ∈ ℕ ∧ q ∈ ℕ → o ≠ q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ o < q ∨ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
41 andir ⊢ o < q ∨ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ∨ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
42 40 41 bitrdi ⊢ o ∈ ℕ ∧ q ∈ ℕ → o ≠ q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ∨ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
43 42 2rexbiia ⊢ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o ≠ q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ∨ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
44 r19.43 ⊢ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ∨ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ∨ ∃ q ∈ ℕ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
45 44 rexbii ⊢ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ∨ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ∨ ∃ q ∈ ℕ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
46 r19.43 ⊢ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ∨ ∃ q ∈ ℕ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ∨ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
47 43 45 46 3bitri ⊢ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o ≠ q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ↔ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ∨ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
48 1 47 sylib ⊢ φ → ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A ∨ ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ q < o ∧ o · ˙ A = q · ˙ A
49 2 34 48 mpjaodan ⊢ φ → ∃ o ∈ ℕ ∃ q ∈ ℕ o < q ∧ o · ˙ A = q · ˙ A