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Theorem monoord2xrv

Description: Ordering relation for a monotonic sequence, decreasing case. (Contributed by Glauco Siliprandi, 13-Feb-2022)

Ref Expression
Hypotheses monoord2xrv.n ( 𝜑𝑁 ∈ ( ℤ𝑀 ) )
monoord2xrv.x ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) → ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℝ* )
monoord2xrv.l ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ≤ ( 𝐹𝑘 ) )
Assertion monoord2xrv ( 𝜑 → ( 𝐹𝑁 ) ≤ ( 𝐹𝑀 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 monoord2xrv.n ( 𝜑𝑁 ∈ ( ℤ𝑀 ) )
2 monoord2xrv.x ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) → ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℝ* )
3 monoord2xrv.l ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ≤ ( 𝐹𝑘 ) )
4 2 xnegcld ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) → -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℝ* )
5 4 fmpttd ( 𝜑 → ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) : ( 𝑀 ... 𝑁 ) ⟶ ℝ* )
6 5 ffvelrnda ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ) → ( ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) ‘ 𝑛 ) ∈ ℝ* )
7 3 ralrimiva ( 𝜑 → ∀ 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ≤ ( 𝐹𝑘 ) )
8 fvoveq1 ( 𝑘 = 𝑛 → ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) )
9 fveq2 ( 𝑘 = 𝑛 → ( 𝐹𝑘 ) = ( 𝐹𝑛 ) )
10 8 9 breq12d ( 𝑘 = 𝑛 → ( ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ≤ ( 𝐹𝑘 ) ↔ ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) ≤ ( 𝐹𝑛 ) ) )
11 10 cbvralvw ( ∀ 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 + 1 ) ) ≤ ( 𝐹𝑘 ) ↔ ∀ 𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) ≤ ( 𝐹𝑛 ) )
12 7 11 sylib ( 𝜑 → ∀ 𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) ≤ ( 𝐹𝑛 ) )
13 12 r19.21bi ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) ≤ ( 𝐹𝑛 ) )
14 fzp1elp1 ( 𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) → ( 𝑛 + 1 ) ∈ ( 𝑀 ... ( ( 𝑁 − 1 ) + 1 ) ) )
15 14 adantl ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → ( 𝑛 + 1 ) ∈ ( 𝑀 ... ( ( 𝑁 − 1 ) + 1 ) ) )
16 eluzelz ( 𝑁 ∈ ( ℤ𝑀 ) → 𝑁 ∈ ℤ )
17 1 16 syl ( 𝜑𝑁 ∈ ℤ )
18 17 zcnd ( 𝜑𝑁 ∈ ℂ )
19 ax-1cn 1 ∈ ℂ
20 npcan ( ( 𝑁 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ ) → ( ( 𝑁 − 1 ) + 1 ) = 𝑁 )
21 18 19 20 sylancl ( 𝜑 → ( ( 𝑁 − 1 ) + 1 ) = 𝑁 )
22 21 oveq2d ( 𝜑 → ( 𝑀 ... ( ( 𝑁 − 1 ) + 1 ) ) = ( 𝑀 ... 𝑁 ) )
23 22 adantr ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → ( 𝑀 ... ( ( 𝑁 − 1 ) + 1 ) ) = ( 𝑀 ... 𝑁 ) )
24 15 23 eleqtrd ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → ( 𝑛 + 1 ) ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) )
25 2 ralrimiva ( 𝜑 → ∀ 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℝ* )
26 25 adantr ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → ∀ 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℝ* )
27 fveq2 ( 𝑘 = ( 𝑛 + 1 ) → ( 𝐹𝑘 ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) )
28 27 eleq1d ( 𝑘 = ( 𝑛 + 1 ) → ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℝ* ↔ ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) ∈ ℝ* ) )
29 28 rspcv ( ( 𝑛 + 1 ) ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) → ( ∀ 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℝ* → ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) ∈ ℝ* ) )
30 24 26 29 sylc ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) ∈ ℝ* )
31 fzssp1 ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ⊆ ( 𝑀 ... ( ( 𝑁 − 1 ) + 1 ) )
32 31 22 sseqtrid ( 𝜑 → ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ⊆ ( 𝑀 ... 𝑁 ) )
33 32 sselda ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → 𝑛 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) )
34 9 eleq1d ( 𝑘 = 𝑛 → ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℝ* ↔ ( 𝐹𝑛 ) ∈ ℝ* ) )
35 34 rspcv ( 𝑛 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) → ( ∀ 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℝ* → ( 𝐹𝑛 ) ∈ ℝ* ) )
36 33 26 35 sylc ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → ( 𝐹𝑛 ) ∈ ℝ* )
37 xleneg ( ( ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) ∈ ℝ* ∧ ( 𝐹𝑛 ) ∈ ℝ* ) → ( ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) ≤ ( 𝐹𝑛 ) ↔ -𝑒 ( 𝐹𝑛 ) ≤ -𝑒 ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) ) )
38 30 36 37 syl2anc ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → ( ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) ≤ ( 𝐹𝑛 ) ↔ -𝑒 ( 𝐹𝑛 ) ≤ -𝑒 ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) ) )
39 13 38 mpbid ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → -𝑒 ( 𝐹𝑛 ) ≤ -𝑒 ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) )
40 9 xnegeqd ( 𝑘 = 𝑛 → -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) = -𝑒 ( 𝐹𝑛 ) )
41 eqid ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) = ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) )
42 xnegex -𝑒 ( 𝐹𝑛 ) ∈ V
43 40 41 42 fvmpt ( 𝑛 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) → ( ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) ‘ 𝑛 ) = -𝑒 ( 𝐹𝑛 ) )
44 33 43 syl ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → ( ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) ‘ 𝑛 ) = -𝑒 ( 𝐹𝑛 ) )
45 27 xnegeqd ( 𝑘 = ( 𝑛 + 1 ) → -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) = -𝑒 ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) )
46 xnegex -𝑒 ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) ∈ V
47 45 41 46 fvmpt ( ( 𝑛 + 1 ) ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) → ( ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) = -𝑒 ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) )
48 24 47 syl ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → ( ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) = -𝑒 ( 𝐹 ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) )
49 39 44 48 3brtr4d ( ( 𝜑𝑛 ∈ ( 𝑀 ... ( 𝑁 − 1 ) ) ) → ( ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) ‘ 𝑛 ) ≤ ( ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) ‘ ( 𝑛 + 1 ) ) )
50 1 6 49 monoordxrv ( 𝜑 → ( ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) ‘ 𝑀 ) ≤ ( ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) ‘ 𝑁 ) )
51 eluzfz1 ( 𝑁 ∈ ( ℤ𝑀 ) → 𝑀 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) )
52 1 51 syl ( 𝜑𝑀 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) )
53 fveq2 ( 𝑘 = 𝑀 → ( 𝐹𝑘 ) = ( 𝐹𝑀 ) )
54 53 xnegeqd ( 𝑘 = 𝑀 → -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) = -𝑒 ( 𝐹𝑀 ) )
55 xnegex -𝑒 ( 𝐹𝑀 ) ∈ V
56 54 41 55 fvmpt ( 𝑀 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) → ( ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) ‘ 𝑀 ) = -𝑒 ( 𝐹𝑀 ) )
57 52 56 syl ( 𝜑 → ( ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) ‘ 𝑀 ) = -𝑒 ( 𝐹𝑀 ) )
58 eluzfz2 ( 𝑁 ∈ ( ℤ𝑀 ) → 𝑁 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) )
59 1 58 syl ( 𝜑𝑁 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) )
60 fveq2 ( 𝑘 = 𝑁 → ( 𝐹𝑘 ) = ( 𝐹𝑁 ) )
61 60 xnegeqd ( 𝑘 = 𝑁 → -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) = -𝑒 ( 𝐹𝑁 ) )
62 xnegex -𝑒 ( 𝐹𝑁 ) ∈ V
63 61 41 62 fvmpt ( 𝑁 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) → ( ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) ‘ 𝑁 ) = -𝑒 ( 𝐹𝑁 ) )
64 59 63 syl ( 𝜑 → ( ( 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ↦ -𝑒 ( 𝐹𝑘 ) ) ‘ 𝑁 ) = -𝑒 ( 𝐹𝑁 ) )
65 50 57 64 3brtr3d ( 𝜑 → -𝑒 ( 𝐹𝑀 ) ≤ -𝑒 ( 𝐹𝑁 ) )
66 60 eleq1d ( 𝑘 = 𝑁 → ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℝ* ↔ ( 𝐹𝑁 ) ∈ ℝ* ) )
67 66 rspcv ( 𝑁 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) → ( ∀ 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℝ* → ( 𝐹𝑁 ) ∈ ℝ* ) )
68 59 25 67 sylc ( 𝜑 → ( 𝐹𝑁 ) ∈ ℝ* )
69 53 eleq1d ( 𝑘 = 𝑀 → ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℝ* ↔ ( 𝐹𝑀 ) ∈ ℝ* ) )
70 69 rspcv ( 𝑀 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) → ( ∀ 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... 𝑁 ) ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℝ* → ( 𝐹𝑀 ) ∈ ℝ* ) )
71 52 25 70 sylc ( 𝜑 → ( 𝐹𝑀 ) ∈ ℝ* )
72 xleneg ( ( ( 𝐹𝑁 ) ∈ ℝ* ∧ ( 𝐹𝑀 ) ∈ ℝ* ) → ( ( 𝐹𝑁 ) ≤ ( 𝐹𝑀 ) ↔ -𝑒 ( 𝐹𝑀 ) ≤ -𝑒 ( 𝐹𝑁 ) ) )
73 68 71 72 syl2anc ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝑁 ) ≤ ( 𝐹𝑀 ) ↔ -𝑒 ( 𝐹𝑀 ) ≤ -𝑒 ( 𝐹𝑁 ) ) )
74 65 73 mpbird ( 𝜑 → ( 𝐹𝑁 ) ≤ ( 𝐹𝑀 ) )