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Theorem negsunif

Description: Uniformity property for surreal negation. If L and R are any cut that represents A , then they may be used instead of (LeftA ) and ( RightA ) in the definition of negation. (Contributed by Scott Fenton, 14-Feb-2025)

Ref Expression
Hypotheses negsunif.1 ( 𝜑𝐿 <<s 𝑅 )
negsunif.2 ( 𝜑𝐴 = ( 𝐿 |s 𝑅 ) )
Assertion negsunif ( 𝜑 → ( -us𝐴 ) = ( ( -us𝑅 ) |s ( -us𝐿 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 negsunif.1 ( 𝜑𝐿 <<s 𝑅 )
2 negsunif.2 ( 𝜑𝐴 = ( 𝐿 |s 𝑅 ) )
3 1 scutcld ( 𝜑 → ( 𝐿 |s 𝑅 ) ∈ No )
4 2 3 eqeltrd ( 𝜑𝐴 No )
5 negsval ( 𝐴 No → ( -us𝐴 ) = ( ( -us “ ( R ‘ 𝐴 ) ) |s ( -us “ ( L ‘ 𝐴 ) ) ) )
6 4 5 syl ( 𝜑 → ( -us𝐴 ) = ( ( -us “ ( R ‘ 𝐴 ) ) |s ( -us “ ( L ‘ 𝐴 ) ) ) )
7 negscut2 ( 𝐴 No → ( -us “ ( R ‘ 𝐴 ) ) <<s ( -us “ ( L ‘ 𝐴 ) ) )
8 4 7 syl ( 𝜑 → ( -us “ ( R ‘ 𝐴 ) ) <<s ( -us “ ( L ‘ 𝐴 ) ) )
9 1 2 cofcutr2d ( 𝜑 → ∀ 𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑑𝑅 𝑑 ≤s 𝑐 )
10 negsfn -us Fn No
11 ssltss2 ( 𝐿 <<s 𝑅𝑅 No )
12 1 11 syl ( 𝜑𝑅 No )
13 breq2 ( 𝑏 = ( -us𝑑 ) → ( ( -us𝑐 ) ≤s 𝑏 ↔ ( -us𝑐 ) ≤s ( -us𝑑 ) ) )
14 13 imaeqsexv ( ( -us Fn No 𝑅 No ) → ( ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) ( -us𝑐 ) ≤s 𝑏 ↔ ∃ 𝑑𝑅 ( -us𝑐 ) ≤s ( -us𝑑 ) ) )
15 10 12 14 sylancr ( 𝜑 → ( ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) ( -us𝑐 ) ≤s 𝑏 ↔ ∃ 𝑑𝑅 ( -us𝑐 ) ≤s ( -us𝑑 ) ) )
16 15 ralbidv ( 𝜑 → ( ∀ 𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) ( -us𝑐 ) ≤s 𝑏 ↔ ∀ 𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑑𝑅 ( -us𝑐 ) ≤s ( -us𝑑 ) ) )
17 12 adantr ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ) → 𝑅 No )
18 17 sselda ( ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ) ∧ 𝑑𝑅 ) → 𝑑 No )
19 rightssno ( R ‘ 𝐴 ) ⊆ No
20 19 sseli ( 𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) → 𝑐 No )
21 20 ad2antlr ( ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ) ∧ 𝑑𝑅 ) → 𝑐 No )
22 18 21 slenegd ( ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ) ∧ 𝑑𝑅 ) → ( 𝑑 ≤s 𝑐 ↔ ( -us𝑐 ) ≤s ( -us𝑑 ) ) )
23 22 rexbidva ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ) → ( ∃ 𝑑𝑅 𝑑 ≤s 𝑐 ↔ ∃ 𝑑𝑅 ( -us𝑐 ) ≤s ( -us𝑑 ) ) )
24 23 ralbidva ( 𝜑 → ( ∀ 𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑑𝑅 𝑑 ≤s 𝑐 ↔ ∀ 𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑑𝑅 ( -us𝑐 ) ≤s ( -us𝑑 ) ) )
25 16 24 bitr4d ( 𝜑 → ( ∀ 𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) ( -us𝑐 ) ≤s 𝑏 ↔ ∀ 𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑑𝑅 𝑑 ≤s 𝑐 ) )
26 9 25 mpbird ( 𝜑 → ∀ 𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) ( -us𝑐 ) ≤s 𝑏 )
27 breq1 ( 𝑎 = ( -us𝑐 ) → ( 𝑎 ≤s 𝑏 ↔ ( -us𝑐 ) ≤s 𝑏 ) )
28 27 rexbidv ( 𝑎 = ( -us𝑐 ) → ( ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) 𝑎 ≤s 𝑏 ↔ ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) ( -us𝑐 ) ≤s 𝑏 ) )
29 28 imaeqsalv ( ( -us Fn No ∧ ( R ‘ 𝐴 ) ⊆ No ) → ( ∀ 𝑎 ∈ ( -us “ ( R ‘ 𝐴 ) ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) 𝑎 ≤s 𝑏 ↔ ∀ 𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) ( -us𝑐 ) ≤s 𝑏 ) )
30 10 19 29 mp2an ( ∀ 𝑎 ∈ ( -us “ ( R ‘ 𝐴 ) ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) 𝑎 ≤s 𝑏 ↔ ∀ 𝑐 ∈ ( R ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) ( -us𝑐 ) ≤s 𝑏 )
31 26 30 sylibr ( 𝜑 → ∀ 𝑎 ∈ ( -us “ ( R ‘ 𝐴 ) ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) 𝑎 ≤s 𝑏 )
32 1 2 cofcutr1d ( 𝜑 → ∀ 𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑑𝐿 𝑐 ≤s 𝑑 )
33 ssltss1 ( 𝐿 <<s 𝑅𝐿 No )
34 1 33 syl ( 𝜑𝐿 No )
35 breq1 ( 𝑏 = ( -us𝑑 ) → ( 𝑏 ≤s ( -us𝑐 ) ↔ ( -us𝑑 ) ≤s ( -us𝑐 ) ) )
36 35 imaeqsexv ( ( -us Fn No 𝐿 No ) → ( ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) 𝑏 ≤s ( -us𝑐 ) ↔ ∃ 𝑑𝐿 ( -us𝑑 ) ≤s ( -us𝑐 ) ) )
37 10 34 36 sylancr ( 𝜑 → ( ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) 𝑏 ≤s ( -us𝑐 ) ↔ ∃ 𝑑𝐿 ( -us𝑑 ) ≤s ( -us𝑐 ) ) )
38 37 ralbidv ( 𝜑 → ( ∀ 𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) 𝑏 ≤s ( -us𝑐 ) ↔ ∀ 𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑑𝐿 ( -us𝑑 ) ≤s ( -us𝑐 ) ) )
39 leftssno ( L ‘ 𝐴 ) ⊆ No
40 39 sseli ( 𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) → 𝑐 No )
41 40 ad2antlr ( ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ) ∧ 𝑑𝐿 ) → 𝑐 No )
42 34 adantr ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ) → 𝐿 No )
43 42 sselda ( ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ) ∧ 𝑑𝐿 ) → 𝑑 No )
44 41 43 slenegd ( ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ) ∧ 𝑑𝐿 ) → ( 𝑐 ≤s 𝑑 ↔ ( -us𝑑 ) ≤s ( -us𝑐 ) ) )
45 44 rexbidva ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ) → ( ∃ 𝑑𝐿 𝑐 ≤s 𝑑 ↔ ∃ 𝑑𝐿 ( -us𝑑 ) ≤s ( -us𝑐 ) ) )
46 45 ralbidva ( 𝜑 → ( ∀ 𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑑𝐿 𝑐 ≤s 𝑑 ↔ ∀ 𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑑𝐿 ( -us𝑑 ) ≤s ( -us𝑐 ) ) )
47 38 46 bitr4d ( 𝜑 → ( ∀ 𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) 𝑏 ≤s ( -us𝑐 ) ↔ ∀ 𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑑𝐿 𝑐 ≤s 𝑑 ) )
48 32 47 mpbird ( 𝜑 → ∀ 𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) 𝑏 ≤s ( -us𝑐 ) )
49 breq2 ( 𝑎 = ( -us𝑐 ) → ( 𝑏 ≤s 𝑎𝑏 ≤s ( -us𝑐 ) ) )
50 49 rexbidv ( 𝑎 = ( -us𝑐 ) → ( ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) 𝑏 ≤s 𝑎 ↔ ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) 𝑏 ≤s ( -us𝑐 ) ) )
51 50 imaeqsalv ( ( -us Fn No ∧ ( L ‘ 𝐴 ) ⊆ No ) → ( ∀ 𝑎 ∈ ( -us “ ( L ‘ 𝐴 ) ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) 𝑏 ≤s 𝑎 ↔ ∀ 𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) 𝑏 ≤s ( -us𝑐 ) ) )
52 10 39 51 mp2an ( ∀ 𝑎 ∈ ( -us “ ( L ‘ 𝐴 ) ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) 𝑏 ≤s 𝑎 ↔ ∀ 𝑐 ∈ ( L ‘ 𝐴 ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) 𝑏 ≤s ( -us𝑐 ) )
53 48 52 sylibr ( 𝜑 → ∀ 𝑎 ∈ ( -us “ ( L ‘ 𝐴 ) ) ∃ 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) 𝑏 ≤s 𝑎 )
54 fnfun ( -us Fn No → Fun -us )
55 10 54 ax-mp Fun -us
56 ssltex2 ( 𝐿 <<s 𝑅𝑅 ∈ V )
57 1 56 syl ( 𝜑𝑅 ∈ V )
58 funimaexg ( ( Fun -us𝑅 ∈ V ) → ( -us𝑅 ) ∈ V )
59 55 57 58 sylancr ( 𝜑 → ( -us𝑅 ) ∈ V )
60 snex { ( -us𝐴 ) } ∈ V
61 60 a1i ( 𝜑 → { ( -us𝐴 ) } ∈ V )
62 imassrn ( -us𝑅 ) ⊆ ran -us
63 negsfo -us : No onto No
64 forn ( -us : No onto No → ran -us = No )
65 63 64 ax-mp ran -us = No
66 62 65 sseqtri ( -us𝑅 ) ⊆ No
67 66 a1i ( 𝜑 → ( -us𝑅 ) ⊆ No )
68 4 negscld ( 𝜑 → ( -us𝐴 ) ∈ No )
69 68 snssd ( 𝜑 → { ( -us𝐴 ) } ⊆ No )
70 velsn ( 𝑎 ∈ { ( -us𝐴 ) } ↔ 𝑎 = ( -us𝐴 ) )
71 fvelimab ( ( -us Fn No 𝑅 No ) → ( 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) ↔ ∃ 𝑑𝑅 ( -us𝑑 ) = 𝑏 ) )
72 10 12 71 sylancr ( 𝜑 → ( 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) ↔ ∃ 𝑑𝑅 ( -us𝑑 ) = 𝑏 ) )
73 2 sneqd ( 𝜑 → { 𝐴 } = { ( 𝐿 |s 𝑅 ) } )
74 73 adantr ( ( 𝜑𝑑𝑅 ) → { 𝐴 } = { ( 𝐿 |s 𝑅 ) } )
75 scutcut ( 𝐿 <<s 𝑅 → ( ( 𝐿 |s 𝑅 ) ∈ No 𝐿 <<s { ( 𝐿 |s 𝑅 ) } ∧ { ( 𝐿 |s 𝑅 ) } <<s 𝑅 ) )
76 1 75 syl ( 𝜑 → ( ( 𝐿 |s 𝑅 ) ∈ No 𝐿 <<s { ( 𝐿 |s 𝑅 ) } ∧ { ( 𝐿 |s 𝑅 ) } <<s 𝑅 ) )
77 76 simp3d ( 𝜑 → { ( 𝐿 |s 𝑅 ) } <<s 𝑅 )
78 77 adantr ( ( 𝜑𝑑𝑅 ) → { ( 𝐿 |s 𝑅 ) } <<s 𝑅 )
79 74 78 eqbrtrd ( ( 𝜑𝑑𝑅 ) → { 𝐴 } <<s 𝑅 )
80 snidg ( 𝐴 No 𝐴 ∈ { 𝐴 } )
81 4 80 syl ( 𝜑𝐴 ∈ { 𝐴 } )
82 81 adantr ( ( 𝜑𝑑𝑅 ) → 𝐴 ∈ { 𝐴 } )
83 simpr ( ( 𝜑𝑑𝑅 ) → 𝑑𝑅 )
84 79 82 83 ssltsepcd ( ( 𝜑𝑑𝑅 ) → 𝐴 <s 𝑑 )
85 4 adantr ( ( 𝜑𝑑𝑅 ) → 𝐴 No )
86 12 sselda ( ( 𝜑𝑑𝑅 ) → 𝑑 No )
87 85 86 sltnegd ( ( 𝜑𝑑𝑅 ) → ( 𝐴 <s 𝑑 ↔ ( -us𝑑 ) <s ( -us𝐴 ) ) )
88 84 87 mpbid ( ( 𝜑𝑑𝑅 ) → ( -us𝑑 ) <s ( -us𝐴 ) )
89 breq1 ( ( -us𝑑 ) = 𝑏 → ( ( -us𝑑 ) <s ( -us𝐴 ) ↔ 𝑏 <s ( -us𝐴 ) ) )
90 88 89 syl5ibcom ( ( 𝜑𝑑𝑅 ) → ( ( -us𝑑 ) = 𝑏𝑏 <s ( -us𝐴 ) ) )
91 90 rexlimdva ( 𝜑 → ( ∃ 𝑑𝑅 ( -us𝑑 ) = 𝑏𝑏 <s ( -us𝐴 ) ) )
92 72 91 sylbid ( 𝜑 → ( 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) → 𝑏 <s ( -us𝐴 ) ) )
93 breq2 ( 𝑎 = ( -us𝐴 ) → ( 𝑏 <s 𝑎𝑏 <s ( -us𝐴 ) ) )
94 93 imbi2d ( 𝑎 = ( -us𝐴 ) → ( ( 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) → 𝑏 <s 𝑎 ) ↔ ( 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) → 𝑏 <s ( -us𝐴 ) ) ) )
95 92 94 syl5ibrcom ( 𝜑 → ( 𝑎 = ( -us𝐴 ) → ( 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) → 𝑏 <s 𝑎 ) ) )
96 70 95 biimtrid ( 𝜑 → ( 𝑎 ∈ { ( -us𝐴 ) } → ( 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) → 𝑏 <s 𝑎 ) ) )
97 96 3imp ( ( 𝜑𝑎 ∈ { ( -us𝐴 ) } ∧ 𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) ) → 𝑏 <s 𝑎 )
98 97 3com23 ( ( 𝜑𝑏 ∈ ( -us𝑅 ) ∧ 𝑎 ∈ { ( -us𝐴 ) } ) → 𝑏 <s 𝑎 )
99 59 61 67 69 98 ssltd ( 𝜑 → ( -us𝑅 ) <<s { ( -us𝐴 ) } )
100 6 sneqd ( 𝜑 → { ( -us𝐴 ) } = { ( ( -us “ ( R ‘ 𝐴 ) ) |s ( -us “ ( L ‘ 𝐴 ) ) ) } )
101 99 100 breqtrd ( 𝜑 → ( -us𝑅 ) <<s { ( ( -us “ ( R ‘ 𝐴 ) ) |s ( -us “ ( L ‘ 𝐴 ) ) ) } )
102 ssltex1 ( 𝐿 <<s 𝑅𝐿 ∈ V )
103 1 102 syl ( 𝜑𝐿 ∈ V )
104 funimaexg ( ( Fun -us𝐿 ∈ V ) → ( -us𝐿 ) ∈ V )
105 55 103 104 sylancr ( 𝜑 → ( -us𝐿 ) ∈ V )
106 imassrn ( -us𝐿 ) ⊆ ran -us
107 106 65 sseqtri ( -us𝐿 ) ⊆ No
108 107 a1i ( 𝜑 → ( -us𝐿 ) ⊆ No )
109 fvelimab ( ( -us Fn No 𝐿 No ) → ( 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) ↔ ∃ 𝑐𝐿 ( -us𝑐 ) = 𝑏 ) )
110 10 34 109 sylancr ( 𝜑 → ( 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) ↔ ∃ 𝑐𝐿 ( -us𝑐 ) = 𝑏 ) )
111 1 adantr ( ( 𝜑𝑐𝐿 ) → 𝐿 <<s 𝑅 )
112 111 75 syl ( ( 𝜑𝑐𝐿 ) → ( ( 𝐿 |s 𝑅 ) ∈ No 𝐿 <<s { ( 𝐿 |s 𝑅 ) } ∧ { ( 𝐿 |s 𝑅 ) } <<s 𝑅 ) )
113 112 simp2d ( ( 𝜑𝑐𝐿 ) → 𝐿 <<s { ( 𝐿 |s 𝑅 ) } )
114 73 adantr ( ( 𝜑𝑐𝐿 ) → { 𝐴 } = { ( 𝐿 |s 𝑅 ) } )
115 113 114 breqtrrd ( ( 𝜑𝑐𝐿 ) → 𝐿 <<s { 𝐴 } )
116 simpr ( ( 𝜑𝑐𝐿 ) → 𝑐𝐿 )
117 81 adantr ( ( 𝜑𝑐𝐿 ) → 𝐴 ∈ { 𝐴 } )
118 115 116 117 ssltsepcd ( ( 𝜑𝑐𝐿 ) → 𝑐 <s 𝐴 )
119 34 sselda ( ( 𝜑𝑐𝐿 ) → 𝑐 No )
120 4 adantr ( ( 𝜑𝑐𝐿 ) → 𝐴 No )
121 119 120 sltnegd ( ( 𝜑𝑐𝐿 ) → ( 𝑐 <s 𝐴 ↔ ( -us𝐴 ) <s ( -us𝑐 ) ) )
122 118 121 mpbid ( ( 𝜑𝑐𝐿 ) → ( -us𝐴 ) <s ( -us𝑐 ) )
123 breq2 ( ( -us𝑐 ) = 𝑏 → ( ( -us𝐴 ) <s ( -us𝑐 ) ↔ ( -us𝐴 ) <s 𝑏 ) )
124 122 123 syl5ibcom ( ( 𝜑𝑐𝐿 ) → ( ( -us𝑐 ) = 𝑏 → ( -us𝐴 ) <s 𝑏 ) )
125 124 rexlimdva ( 𝜑 → ( ∃ 𝑐𝐿 ( -us𝑐 ) = 𝑏 → ( -us𝐴 ) <s 𝑏 ) )
126 110 125 sylbid ( 𝜑 → ( 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) → ( -us𝐴 ) <s 𝑏 ) )
127 breq1 ( 𝑎 = ( -us𝐴 ) → ( 𝑎 <s 𝑏 ↔ ( -us𝐴 ) <s 𝑏 ) )
128 127 imbi2d ( 𝑎 = ( -us𝐴 ) → ( ( 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) → 𝑎 <s 𝑏 ) ↔ ( 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) → ( -us𝐴 ) <s 𝑏 ) ) )
129 126 128 syl5ibrcom ( 𝜑 → ( 𝑎 = ( -us𝐴 ) → ( 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) → 𝑎 <s 𝑏 ) ) )
130 70 129 biimtrid ( 𝜑 → ( 𝑎 ∈ { ( -us𝐴 ) } → ( 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) → 𝑎 <s 𝑏 ) ) )
131 130 3imp ( ( 𝜑𝑎 ∈ { ( -us𝐴 ) } ∧ 𝑏 ∈ ( -us𝐿 ) ) → 𝑎 <s 𝑏 )
132 61 105 69 108 131 ssltd ( 𝜑 → { ( -us𝐴 ) } <<s ( -us𝐿 ) )
133 100 132 eqbrtrrd ( 𝜑 → { ( ( -us “ ( R ‘ 𝐴 ) ) |s ( -us “ ( L ‘ 𝐴 ) ) ) } <<s ( -us𝐿 ) )
134 8 31 53 101 133 cofcut1d ( 𝜑 → ( ( -us “ ( R ‘ 𝐴 ) ) |s ( -us “ ( L ‘ 𝐴 ) ) ) = ( ( -us𝑅 ) |s ( -us𝐿 ) ) )
135 6 134 eqtrd ( 𝜑 → ( -us𝐴 ) = ( ( -us𝑅 ) |s ( -us𝐿 ) ) )