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Theorem cauappcvgprlemm 6743
Description: Lemma for cauappcvgpr 6760. The putative limit is inhabited. (Contributed by Jim Kingdon, 18-Jul-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
cauappcvgpr.f  |-  ( ph  ->  F : Q. --> Q. )
cauappcvgpr.app  |-  ( ph  ->  A. p  e.  Q.  A. q  e.  Q.  (
( F `  p
)  <Q  ( ( F `
 q )  +Q  ( p  +Q  q
) )  /\  ( F `  q )  <Q  ( ( F `  p )  +Q  (
p  +Q  q ) ) ) )
cauappcvgpr.bnd  |-  ( ph  ->  A. p  e.  Q.  A  <Q  ( F `  p ) )
cauappcvgpr.lim  |-  L  = 
<. { l  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  ( l  +Q  q
)  <Q  ( F `  q ) } ,  { u  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  ( ( F `  q )  +Q  q
)  <Q  u } >.
Assertion
Ref Expression
cauappcvgprlemm  |-  ( ph  ->  ( E. s  e. 
Q.  s  e.  ( 1st `  L )  /\  E. r  e. 
Q.  r  e.  ( 2nd `  L ) ) )
Distinct variable groups:    A, p    L, p, q    ph, p, q    L, r, s    A, s, p    F, l, u, p, q, r, s    ph, r,
s
Allowed substitution hints:    ph( u, l)    A( u, r, q, l)    L( u, l)

Proof of Theorem cauappcvgprlemm
StepHypRef Expression
1 1nq 6464 . . . . . 6  |-  1Q  e.  Q.
2 cauappcvgpr.bnd . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A. p  e.  Q.  A  <Q  ( F `  p ) )
3 fveq2 5178 . . . . . . . 8  |-  ( p  =  1Q  ->  ( F `  p )  =  ( F `  1Q ) )
43breq2d 3776 . . . . . . 7  |-  ( p  =  1Q  ->  ( A  <Q  ( F `  p )  <->  A  <Q  ( F `  1Q ) ) )
54rspcv 2652 . . . . . 6  |-  ( 1Q  e.  Q.  ->  ( A. p  e.  Q.  A  <Q  ( F `  p )  ->  A  <Q  ( F `  1Q ) ) )
61, 2, 5mpsyl 59 . . . . 5  |-  ( ph  ->  A  <Q  ( F `  1Q ) )
7 ltrelnq 6463 . . . . . . 7  |-  <Q  C_  ( Q.  X.  Q. )
87brel 4392 . . . . . 6  |-  ( A 
<Q  ( F `  1Q )  ->  ( A  e. 
Q.  /\  ( F `  1Q )  e.  Q. ) )
98simpld 105 . . . . 5  |-  ( A 
<Q  ( F `  1Q )  ->  A  e.  Q. )
106, 9syl 14 . . . 4  |-  ( ph  ->  A  e.  Q. )
11 halfnqq 6508 . . . 4  |-  ( A  e.  Q.  ->  E. s  e.  Q.  ( s  +Q  s )  =  A )
1210, 11syl 14 . . 3  |-  ( ph  ->  E. s  e.  Q.  ( s  +Q  s
)  =  A )
13 simplr 482 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  s  e.  Q. )  /\  (
s  +Q  s )  =  A )  -> 
s  e.  Q. )
142ad2antrr 457 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  s  e.  Q. )  /\  (
s  +Q  s )  =  A )  ->  A. p  e.  Q.  A  <Q  ( F `  p ) )
15 fveq2 5178 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( p  =  s  ->  ( F `  p )  =  ( F `  s ) )
1615breq2d 3776 . . . . . . . . . . 11  |-  ( p  =  s  ->  ( A  <Q  ( F `  p )  <->  A  <Q  ( F `  s ) ) )
1716rspcv 2652 . . . . . . . . . 10  |-  ( s  e.  Q.  ->  ( A. p  e.  Q.  A  <Q  ( F `  p )  ->  A  <Q  ( F `  s
) ) )
1817ad2antlr 458 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  s  e.  Q. )  /\  (
s  +Q  s )  =  A )  -> 
( A. p  e. 
Q.  A  <Q  ( F `  p )  ->  A  <Q  ( F `  s ) ) )
1914, 18mpd 13 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  s  e.  Q. )  /\  (
s  +Q  s )  =  A )  ->  A  <Q  ( F `  s ) )
20 breq1 3767 . . . . . . . . 9  |-  ( ( s  +Q  s )  =  A  ->  (
( s  +Q  s
)  <Q  ( F `  s )  <->  A  <Q  ( F `  s ) ) )
2120adantl 262 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  s  e.  Q. )  /\  (
s  +Q  s )  =  A )  -> 
( ( s  +Q  s )  <Q  ( F `  s )  <->  A 
<Q  ( F `  s
) ) )
2219, 21mpbird 156 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  s  e.  Q. )  /\  (
s  +Q  s )  =  A )  -> 
( s  +Q  s
)  <Q  ( F `  s ) )
23 oveq2 5520 . . . . . . . . 9  |-  ( q  =  s  ->  (
s  +Q  q )  =  ( s  +Q  s ) )
24 fveq2 5178 . . . . . . . . 9  |-  ( q  =  s  ->  ( F `  q )  =  ( F `  s ) )
2523, 24breq12d 3777 . . . . . . . 8  |-  ( q  =  s  ->  (
( s  +Q  q
)  <Q  ( F `  q )  <->  ( s  +Q  s )  <Q  ( F `  s )
) )
2625rspcev 2656 . . . . . . 7  |-  ( ( s  e.  Q.  /\  ( s  +Q  s
)  <Q  ( F `  s ) )  ->  E. q  e.  Q.  ( s  +Q  q
)  <Q  ( F `  q ) )
2713, 22, 26syl2anc 391 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  s  e.  Q. )  /\  (
s  +Q  s )  =  A )  ->  E. q  e.  Q.  ( s  +Q  q
)  <Q  ( F `  q ) )
28 oveq1 5519 . . . . . . . . 9  |-  ( l  =  s  ->  (
l  +Q  q )  =  ( s  +Q  q ) )
2928breq1d 3774 . . . . . . . 8  |-  ( l  =  s  ->  (
( l  +Q  q
)  <Q  ( F `  q )  <->  ( s  +Q  q )  <Q  ( F `  q )
) )
3029rexbidv 2327 . . . . . . 7  |-  ( l  =  s  ->  ( E. q  e.  Q.  ( l  +Q  q
)  <Q  ( F `  q )  <->  E. q  e.  Q.  ( s  +Q  q )  <Q  ( F `  q )
) )
31 cauappcvgpr.lim . . . . . . . . 9  |-  L  = 
<. { l  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  ( l  +Q  q
)  <Q  ( F `  q ) } ,  { u  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  ( ( F `  q )  +Q  q
)  <Q  u } >.
3231fveq2i 5181 . . . . . . . 8  |-  ( 1st `  L )  =  ( 1st `  <. { l  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  (
l  +Q  q ) 
<Q  ( F `  q
) } ,  {
u  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  ( ( F `  q )  +Q  q
)  <Q  u } >. )
33 nqex 6461 . . . . . . . . . 10  |-  Q.  e.  _V
3433rabex 3901 . . . . . . . . 9  |-  { l  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  (
l  +Q  q ) 
<Q  ( F `  q
) }  e.  _V
3533rabex 3901 . . . . . . . . 9  |-  { u  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  ( ( F `
 q )  +Q  q )  <Q  u }  e.  _V
3634, 35op1st 5773 . . . . . . . 8  |-  ( 1st `  <. { l  e. 
Q.  |  E. q  e.  Q.  ( l  +Q  q )  <Q  ( F `  q ) } ,  { u  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  ( ( F `
 q )  +Q  q )  <Q  u } >. )  =  {
l  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  ( l  +Q  q
)  <Q  ( F `  q ) }
3732, 36eqtri 2060 . . . . . . 7  |-  ( 1st `  L )  =  {
l  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  ( l  +Q  q
)  <Q  ( F `  q ) }
3830, 37elrab2 2700 . . . . . 6  |-  ( s  e.  ( 1st `  L
)  <->  ( s  e. 
Q.  /\  E. q  e.  Q.  ( s  +Q  q )  <Q  ( F `  q )
) )
3913, 27, 38sylanbrc 394 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  s  e.  Q. )  /\  (
s  +Q  s )  =  A )  -> 
s  e.  ( 1st `  L ) )
4039ex 108 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  s  e.  Q. )  ->  ( ( s  +Q  s )  =  A  ->  s  e.  ( 1st `  L
) ) )
4140reximdva 2421 . . 3  |-  ( ph  ->  ( E. s  e. 
Q.  ( s  +Q  s )  =  A  ->  E. s  e.  Q.  s  e.  ( 1st `  L ) ) )
4212, 41mpd 13 . 2  |-  ( ph  ->  E. s  e.  Q.  s  e.  ( 1st `  L ) )
43 cauappcvgpr.f . . . . . 6  |-  ( ph  ->  F : Q. --> Q. )
441a1i 9 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  1Q  e.  Q. )
4543, 44ffvelrnd 5303 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( F `  1Q )  e.  Q. )
46 addclnq 6473 . . . . 5  |-  ( ( ( F `  1Q )  e.  Q.  /\  1Q  e.  Q. )  ->  (
( F `  1Q )  +Q  1Q )  e. 
Q. )
4745, 44, 46syl2anc 391 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  e.  Q. )
48 addclnq 6473 . . . 4  |-  ( ( ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  e.  Q.  /\  1Q  e.  Q. )  ->  (
( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q )  e. 
Q. )
4947, 44, 48syl2anc 391 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ( F `
 1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q )  e.  Q. )
50 ltaddnq 6505 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  e.  Q.  /\  1Q  e.  Q. )  ->  (
( F `  1Q )  +Q  1Q )  <Q 
( ( ( F `
 1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q ) )
5147, 44, 50syl2anc 391 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  <Q  ( ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q ) )
52 fveq2 5178 . . . . . . . 8  |-  ( q  =  1Q  ->  ( F `  q )  =  ( F `  1Q ) )
53 id 19 . . . . . . . 8  |-  ( q  =  1Q  ->  q  =  1Q )
5452, 53oveq12d 5530 . . . . . . 7  |-  ( q  =  1Q  ->  (
( F `  q
)  +Q  q )  =  ( ( F `
 1Q )  +Q  1Q ) )
5554breq1d 3774 . . . . . 6  |-  ( q  =  1Q  ->  (
( ( F `  q )  +Q  q
)  <Q  ( ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q )  <->  ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  <Q  (
( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q ) ) )
5655rspcev 2656 . . . . 5  |-  ( ( 1Q  e.  Q.  /\  ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  <Q  ( ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q ) )  ->  E. q  e.  Q.  ( ( F `  q )  +Q  q
)  <Q  ( ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q ) )
5744, 51, 56syl2anc 391 . . . 4  |-  ( ph  ->  E. q  e.  Q.  ( ( F `  q )  +Q  q
)  <Q  ( ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q ) )
58 breq2 3768 . . . . . 6  |-  ( u  =  ( ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q )  ->  (
( ( F `  q )  +Q  q
)  <Q  u  <->  ( ( F `  q )  +Q  q )  <Q  (
( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q ) ) )
5958rexbidv 2327 . . . . 5  |-  ( u  =  ( ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q )  ->  ( E. q  e.  Q.  ( ( F `  q )  +Q  q
)  <Q  u  <->  E. q  e.  Q.  ( ( F `
 q )  +Q  q )  <Q  (
( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q ) ) )
6031fveq2i 5181 . . . . . 6  |-  ( 2nd `  L )  =  ( 2nd `  <. { l  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  (
l  +Q  q ) 
<Q  ( F `  q
) } ,  {
u  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  ( ( F `  q )  +Q  q
)  <Q  u } >. )
6134, 35op2nd 5774 . . . . . 6  |-  ( 2nd `  <. { l  e. 
Q.  |  E. q  e.  Q.  ( l  +Q  q )  <Q  ( F `  q ) } ,  { u  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  ( ( F `
 q )  +Q  q )  <Q  u } >. )  =  {
u  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  ( ( F `  q )  +Q  q
)  <Q  u }
6260, 61eqtri 2060 . . . . 5  |-  ( 2nd `  L )  =  {
u  e.  Q.  |  E. q  e.  Q.  ( ( F `  q )  +Q  q
)  <Q  u }
6359, 62elrab2 2700 . . . 4  |-  ( ( ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q )  e.  ( 2nd `  L
)  <->  ( ( ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q )  e.  Q.  /\ 
E. q  e.  Q.  ( ( F `  q )  +Q  q
)  <Q  ( ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q ) ) )
6449, 57, 63sylanbrc 394 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ( F `
 1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q )  e.  ( 2nd `  L ) )
65 eleq1 2100 . . . 4  |-  ( r  =  ( ( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q )  ->  (
r  e.  ( 2nd `  L )  <->  ( (
( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q )  e.  ( 2nd `  L ) ) )
6665rspcev 2656 . . 3  |-  ( ( ( ( ( F `
 1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q )  e.  Q.  /\  (
( ( F `  1Q )  +Q  1Q )  +Q  1Q )  e.  ( 2nd `  L
) )  ->  E. r  e.  Q.  r  e.  ( 2nd `  L ) )
6749, 64, 66syl2anc 391 . 2  |-  ( ph  ->  E. r  e.  Q.  r  e.  ( 2nd `  L ) )
6842, 67jca 290 1  |-  ( ph  ->  ( E. s  e. 
Q.  s  e.  ( 1st `  L )  /\  E. r  e. 
Q.  r  e.  ( 2nd `  L ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 97    <-> wb 98    = wceq 1243    e. wcel 1393   A.wral 2306   E.wrex 2307   {crab 2310   <.cop 3378   class class class wbr 3764   -->wf 4898   ` cfv 4902  (class class class)co 5512   1stc1st 5765   2ndc2nd 5766   Q.cnq 6378   1Qc1q 6379    +Q cplq 6380    <Q cltq 6383
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 99  ax-ia2 100  ax-ia3 101  ax-in1 544  ax-in2 545  ax-io 630  ax-5 1336  ax-7 1337  ax-gen 1338  ax-ie1 1382  ax-ie2 1383  ax-8 1395  ax-10 1396  ax-11 1397  ax-i12 1398  ax-bndl 1399  ax-4 1400  ax-13 1404  ax-14 1405  ax-17 1419  ax-i9 1423  ax-ial 1427  ax-i5r 1428  ax-ext 2022  ax-coll 3872  ax-sep 3875  ax-nul 3883  ax-pow 3927  ax-pr 3944  ax-un 4170  ax-setind 4262  ax-iinf 4311
This theorem depends on definitions:  df-bi 110  df-dc 743  df-3or 886  df-3an 887  df-tru 1246  df-fal 1249  df-nf 1350  df-sb 1646  df-eu 1903  df-mo 1904  df-clab 2027  df-cleq 2033  df-clel 2036  df-nfc 2167  df-ne 2206  df-ral 2311  df-rex 2312  df-reu 2313  df-rab 2315  df-v 2559  df-sbc 2765  df-csb 2853  df-dif 2920  df-un 2922  df-in 2924  df-ss 2931  df-nul 3225  df-pw 3361  df-sn 3381  df-pr 3382  df-op 3384  df-uni 3581  df-int 3616  df-iun 3659  df-br 3765  df-opab 3819  df-mpt 3820  df-tr 3855  df-eprel 4026  df-id 4030  df-iord 4103  df-on 4105  df-suc 4108  df-iom 4314  df-xp 4351  df-rel 4352  df-cnv 4353  df-co 4354  df-dm 4355  df-rn 4356  df-res 4357  df-ima 4358  df-iota 4867  df-fun 4904  df-fn 4905  df-f 4906  df-f1 4907  df-fo 4908  df-f1o 4909  df-fv 4910  df-ov 5515  df-oprab 5516  df-mpt2 5517  df-1st 5767  df-2nd 5768  df-recs 5920  df-irdg 5957  df-1o 6001  df-oadd 6005  df-omul 6006  df-er 6106  df-ec 6108  df-qs 6112  df-ni 6402  df-pli 6403  df-mi 6404  df-lti 6405  df-plpq 6442  df-mpq 6443  df-enq 6445  df-nqqs 6446  df-plqqs 6447  df-mqqs 6448  df-1nqqs 6449  df-rq 6450  df-ltnqqs 6451
This theorem is referenced by:  cauappcvgprlemcl  6751
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