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Theorem prlem936

Description: Lemma 9-3.6 of Gleason p. 124. (Contributed by NM, 26-Apr-1996) (Revised by Mario Carneiro, 12-Jun-2013) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion prlem936 A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 B x A ¬ x 𝑸 B A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ltrelnq < 𝑸 𝑸 × 𝑸
2 1 brel 1 𝑸 < 𝑸 B 1 𝑸 𝑸 B 𝑸
3 2 simprd 1 𝑸 < 𝑸 B B 𝑸
4 3 adantl A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 B B 𝑸
5 breq2 b = B 1 𝑸 < 𝑸 b 1 𝑸 < 𝑸 B
6 5 anbi2d b = B A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 B
7 oveq2 b = B x 𝑸 b = x 𝑸 B
8 7 eleq1d b = B x 𝑸 b A x 𝑸 B A
9 8 notbid b = B ¬ x 𝑸 b A ¬ x 𝑸 B A
10 9 rexbidv b = B x A ¬ x 𝑸 b A x A ¬ x 𝑸 B A
11 6 10 imbi12d b = B A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b x A ¬ x 𝑸 b A A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 B x A ¬ x 𝑸 B A
12 prn0 A 𝑷 A
13 n0 A y y A
14 12 13 sylib A 𝑷 y y A
15 14 adantr A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y y A
16 elprnq A 𝑷 y A y 𝑸
17 16 ad2ant2r A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y 𝑸
18 mulidnq y 𝑸 y 𝑸 1 𝑸 = y
19 17 18 syl A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y 𝑸 1 𝑸 = y
20 simplr A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A 1 𝑸 < 𝑸 b
21 ltmnq y 𝑸 1 𝑸 < 𝑸 b y 𝑸 1 𝑸 < 𝑸 y 𝑸 b
22 21 biimpa y 𝑸 1 𝑸 < 𝑸 b y 𝑸 1 𝑸 < 𝑸 y 𝑸 b
23 17 20 22 syl2anc A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y 𝑸 1 𝑸 < 𝑸 y 𝑸 b
24 19 23 eqbrtrrd A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y < 𝑸 y 𝑸 b
25 1 brel 1 𝑸 < 𝑸 b 1 𝑸 𝑸 b 𝑸
26 25 simprd 1 𝑸 < 𝑸 b b 𝑸
27 26 ad2antlr A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A b 𝑸
28 mulclnq y 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 b 𝑸
29 17 27 28 syl2anc A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y 𝑸 b 𝑸
30 ltexnq y 𝑸 b 𝑸 y < 𝑸 y 𝑸 b z y + 𝑸 z = y 𝑸 b
31 29 30 syl A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y < 𝑸 y 𝑸 b z y + 𝑸 z = y 𝑸 b
32 24 31 mpbid A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A z y + 𝑸 z = y 𝑸 b
33 simplll A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b A 𝑷
34 vex z V
35 34 prlem934 A 𝑷 x A ¬ x + 𝑸 z A
36 33 35 syl A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A ¬ x + 𝑸 z A
37 33 adantr A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A A 𝑷
38 simprr A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y 𝑸 b A
39 eleq1 y + 𝑸 z = y 𝑸 b y + 𝑸 z A y 𝑸 b A
40 39 biimparc y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b y + 𝑸 z A
41 38 40 sylan A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b y + 𝑸 z A
42 41 adantr A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A y + 𝑸 z A
43 elprnq A 𝑷 x A x 𝑸
44 33 43 sylan A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A x 𝑸
45 elprnq A 𝑷 y + 𝑸 z A y + 𝑸 z 𝑸
46 addnqf + 𝑸 : 𝑸 × 𝑸 𝑸
47 46 fdmi dom + 𝑸 = 𝑸 × 𝑸
48 0nnq ¬ 𝑸
49 47 48 ndmovrcl y + 𝑸 z 𝑸 y 𝑸 z 𝑸
50 49 simprd y + 𝑸 z 𝑸 z 𝑸
51 45 50 syl A 𝑷 y + 𝑸 z A z 𝑸
52 33 41 51 syl2anc A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b z 𝑸
53 52 adantr A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A z 𝑸
54 addclnq x 𝑸 z 𝑸 x + 𝑸 z 𝑸
55 44 53 54 syl2anc A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A x + 𝑸 z 𝑸
56 prub A 𝑷 y + 𝑸 z A x + 𝑸 z 𝑸 ¬ x + 𝑸 z A y + 𝑸 z < 𝑸 x + 𝑸 z
57 37 42 55 56 syl21anc A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A ¬ x + 𝑸 z A y + 𝑸 z < 𝑸 x + 𝑸 z
58 27 ad2antrr A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A b 𝑸
59 mulclnq x 𝑸 b 𝑸 x 𝑸 b 𝑸
60 44 58 59 syl2anc A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A x 𝑸 b 𝑸
61 17 ad2antrr A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A y 𝑸
62 simplr A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A y + 𝑸 z = y 𝑸 b
63 recclnq y 𝑸 * 𝑸 y 𝑸
64 mulclnq z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸
65 63 64 sylan2 z 𝑸 y 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸
66 65 ancoms y 𝑸 z 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸
67 ltmnq z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 y < 𝑸 x z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 y < 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
68 66 67 syl y 𝑸 z 𝑸 y < 𝑸 x z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 y < 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
69 mulassnq z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 y = z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 y
70 mulcomnq * 𝑸 y 𝑸 y = y 𝑸 * 𝑸 y
71 70 oveq2i z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 y = z 𝑸 y 𝑸 * 𝑸 y
72 69 71 eqtri z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 y = z 𝑸 y 𝑸 * 𝑸 y
73 recidnq y 𝑸 y 𝑸 * 𝑸 y = 1 𝑸
74 73 oveq2d y 𝑸 z 𝑸 y 𝑸 * 𝑸 y = z 𝑸 1 𝑸
75 mulidnq z 𝑸 z 𝑸 1 𝑸 = z
76 74 75 sylan9eq y 𝑸 z 𝑸 z 𝑸 y 𝑸 * 𝑸 y = z
77 72 76 eqtrid y 𝑸 z 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 y = z
78 77 breq1d y 𝑸 z 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 y < 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x z < 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
79 68 78 bitrd y 𝑸 z 𝑸 y < 𝑸 x z < 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
80 79 adantll x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 z 𝑸 y < 𝑸 x z < 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
81 mulnqf 𝑸 : 𝑸 × 𝑸 𝑸
82 81 fdmi dom 𝑸 = 𝑸 × 𝑸
83 82 48 ndmovrcl x 𝑸 b 𝑸 x 𝑸 b 𝑸
84 83 simpld x 𝑸 b 𝑸 x 𝑸
85 ltanq x 𝑸 z < 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x x + 𝑸 z < 𝑸 x + 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
86 84 85 syl x 𝑸 b 𝑸 z < 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x x + 𝑸 z < 𝑸 x + 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
87 86 adantr x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 z < 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x x + 𝑸 z < 𝑸 x + 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
88 vex y V
89 ovex x 𝑸 * 𝑸 y V
90 mulcomnq u 𝑸 w = w 𝑸 u
91 distrnq u 𝑸 w + 𝑸 v = u 𝑸 w + 𝑸 u 𝑸 v
92 88 34 89 90 91 caovdir y + 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y = y 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y + 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y
93 vex x V
94 fvex * 𝑸 y V
95 mulassnq u 𝑸 w 𝑸 v = u 𝑸 w 𝑸 v
96 88 93 94 90 95 caov12 y 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y = x 𝑸 y 𝑸 * 𝑸 y
97 73 oveq2d y 𝑸 x 𝑸 y 𝑸 * 𝑸 y = x 𝑸 1 𝑸
98 mulidnq x 𝑸 x 𝑸 1 𝑸 = x
99 84 98 syl x 𝑸 b 𝑸 x 𝑸 1 𝑸 = x
100 97 99 sylan9eqr x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 x 𝑸 y 𝑸 * 𝑸 y = x
101 96 100 eqtrid x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 y 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y = x
102 mulcomnq x 𝑸 * 𝑸 y = * 𝑸 y 𝑸 x
103 102 oveq2i z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y = z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
104 mulassnq z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x = z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
105 103 104 eqtr4i z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y = z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
106 105 a1i x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y = z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
107 101 106 oveq12d x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 y 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y + 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y = x + 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
108 92 107 eqtrid x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 y + 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y = x + 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
109 108 breq2d x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 x + 𝑸 z < 𝑸 y + 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y x + 𝑸 z < 𝑸 x + 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x
110 87 109 bitr4d x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 z < 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x x + 𝑸 z < 𝑸 y + 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y
111 110 adantr x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 z 𝑸 z < 𝑸 z 𝑸 * 𝑸 y 𝑸 x x + 𝑸 z < 𝑸 y + 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y
112 80 111 bitrd x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 z 𝑸 y < 𝑸 x x + 𝑸 z < 𝑸 y + 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y
113 112 adantrr x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 z 𝑸 y + 𝑸 z = y 𝑸 b y < 𝑸 x x + 𝑸 z < 𝑸 y + 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y
114 ltanq z 𝑸 y < 𝑸 x z + 𝑸 y < 𝑸 z + 𝑸 x
115 addcomnq z + 𝑸 y = y + 𝑸 z
116 addcomnq z + 𝑸 x = x + 𝑸 z
117 115 116 breq12i z + 𝑸 y < 𝑸 z + 𝑸 x y + 𝑸 z < 𝑸 x + 𝑸 z
118 114 117 bitrdi z 𝑸 y < 𝑸 x y + 𝑸 z < 𝑸 x + 𝑸 z
119 118 ad2antrl x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 z 𝑸 y + 𝑸 z = y 𝑸 b y < 𝑸 x y + 𝑸 z < 𝑸 x + 𝑸 z
120 oveq1 y + 𝑸 z = y 𝑸 b y + 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y = y 𝑸 b 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y
121 vex b V
122 88 121 93 90 95 94 caov411 y 𝑸 b 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y = x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 * 𝑸 y
123 73 oveq2d y 𝑸 x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 * 𝑸 y = x 𝑸 b 𝑸 1 𝑸
124 mulidnq x 𝑸 b 𝑸 x 𝑸 b 𝑸 1 𝑸 = x 𝑸 b
125 123 124 sylan9eqr x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 * 𝑸 y = x 𝑸 b
126 122 125 eqtrid x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 y 𝑸 b 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y = x 𝑸 b
127 120 126 sylan9eqr x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 y + 𝑸 z = y 𝑸 b y + 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y = x 𝑸 b
128 127 breq2d x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 y + 𝑸 z = y 𝑸 b x + 𝑸 z < 𝑸 y + 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y x + 𝑸 z < 𝑸 x 𝑸 b
129 128 adantrl x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 z 𝑸 y + 𝑸 z = y 𝑸 b x + 𝑸 z < 𝑸 y + 𝑸 z 𝑸 x 𝑸 * 𝑸 y x + 𝑸 z < 𝑸 x 𝑸 b
130 113 119 129 3bitr3d x 𝑸 b 𝑸 y 𝑸 z 𝑸 y + 𝑸 z = y 𝑸 b y + 𝑸 z < 𝑸 x + 𝑸 z x + 𝑸 z < 𝑸 x 𝑸 b
131 60 61 53 62 130 syl22anc A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A y + 𝑸 z < 𝑸 x + 𝑸 z x + 𝑸 z < 𝑸 x 𝑸 b
132 57 131 sylibd A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A ¬ x + 𝑸 z A x + 𝑸 z < 𝑸 x 𝑸 b
133 prcdnq A 𝑷 x 𝑸 b A x + 𝑸 z < 𝑸 x 𝑸 b x + 𝑸 z A
134 133 impancom A 𝑷 x + 𝑸 z < 𝑸 x 𝑸 b x 𝑸 b A x + 𝑸 z A
135 134 con3d A 𝑷 x + 𝑸 z < 𝑸 x 𝑸 b ¬ x + 𝑸 z A ¬ x 𝑸 b A
136 135 ex A 𝑷 x + 𝑸 z < 𝑸 x 𝑸 b ¬ x + 𝑸 z A ¬ x 𝑸 b A
137 136 com23 A 𝑷 ¬ x + 𝑸 z A x + 𝑸 z < 𝑸 x 𝑸 b ¬ x 𝑸 b A
138 37 137 syl A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A ¬ x + 𝑸 z A x + 𝑸 z < 𝑸 x 𝑸 b ¬ x 𝑸 b A
139 132 138 mpdd A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A ¬ x + 𝑸 z A ¬ x 𝑸 b A
140 139 reximdva A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A ¬ x + 𝑸 z A x A ¬ x 𝑸 b A
141 36 140 mpd A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A y + 𝑸 z = y 𝑸 b x A ¬ x 𝑸 b A
142 32 141 exlimddv A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A x A ¬ x 𝑸 b A
143 142 expr A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A y 𝑸 b A x A ¬ x 𝑸 b A
144 oveq1 x = y x 𝑸 b = y 𝑸 b
145 144 eleq1d x = y x 𝑸 b A y 𝑸 b A
146 145 notbid x = y ¬ x 𝑸 b A ¬ y 𝑸 b A
147 146 rspcev y A ¬ y 𝑸 b A x A ¬ x 𝑸 b A
148 147 ex y A ¬ y 𝑸 b A x A ¬ x 𝑸 b A
149 148 adantl A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A ¬ y 𝑸 b A x A ¬ x 𝑸 b A
150 143 149 pm2.61d A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b y A x A ¬ x 𝑸 b A
151 15 150 exlimddv A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 b x A ¬ x 𝑸 b A
152 11 151 vtoclg B 𝑸 A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 B x A ¬ x 𝑸 B A
153 4 152 mpcom A 𝑷 1 𝑸 < 𝑸 B x A ¬ x 𝑸 B A