Theorem recvguniq 9593

Description: Limits are unique. (Contributed by Jim Kingdon, 7-Aug-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
recvguniq.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:ℕ⟶ℝ)
recvguniq.lre	⊢ (𝜑 → 𝐿 ∈ ℝ)
recvguniq.l	⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)))
recvguniq.mre	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℝ)
recvguniq.m	⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)))

Assertion

Ref	Expression
recvguniq	⊢ (𝜑 → 𝐿 = 𝑀)

Distinct variable groups:   𝑗,𝐹,𝑥   𝑗,𝐿,𝑘,𝑥   𝑗,𝑀,𝑘,𝑥   𝜑,𝑘

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑗)   𝐹(𝑘)

Proof of Theorem recvguniq

Step	Hyp	Ref	Expression
1		recvguniq.lre	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐿 ∈ ℝ)
2		recvguniq.mre	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℝ)
3		reaplt 7579	. . . . 5 ⊢ ((𝐿 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ) → (𝐿 # 𝑀 ↔ (𝐿 < 𝑀 ∨ 𝑀 < 𝐿)))
4	1, 2, 3	syl2anc 391	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐿 # 𝑀 ↔ (𝐿 < 𝑀 ∨ 𝑀 < 𝐿)))
5		simpr 103	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) → 𝐿 < 𝑀)
6	1	adantr 261	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) → 𝐿 ∈ ℝ)
7	2	adantr 261	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) → 𝑀 ∈ ℝ)
8		difrp 8619	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐿 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ) → (𝐿 < 𝑀 ↔ (𝑀 − 𝐿) ∈ ℝ+))
9	6, 7, 8	syl2anc 391	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) → (𝐿 < 𝑀 ↔ (𝑀 − 𝐿) ∈ ℝ+))
10	5, 9	mpbid 135	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) → (𝑀 − 𝐿) ∈ ℝ+)
11	10	rphalfcld 8635	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) → ((𝑀 − 𝐿) / 2) ∈ ℝ+)
12		recvguniq.l	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)))
13		recvguniq.m	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)))
14		r19.26 2441	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℝ+ (∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))) ↔ (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))))
15	12, 13, 14	sylanbrc 394	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ (∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))))
16		nnuz 8508	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
17	16	rexanuz2 9589	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))) ↔ (∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))))
18	17	ralbii 2330	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ (∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))))
19	15, 18	sylibr 137	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))))
20	16	r19.2uz 9591	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))) → ∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))))
21	20	ralimi 2384	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))) → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))))
22	19, 21	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))))
23	22	adantr 261	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))))
24		oveq2 5520	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 = ((𝑀 − 𝐿) / 2) → (𝐿 + 𝑥) = (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))
25	24	breq2d 3776	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = ((𝑀 − 𝐿) / 2) → ((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ↔ (𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2))))
26		oveq2 5520	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 = ((𝑀 − 𝐿) / 2) → ((𝐹‘𝑘) + 𝑥) = ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))
27	26	breq2d 3776	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = ((𝑀 − 𝐿) / 2) → (𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥) ↔ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))))
28	25, 27	anbi12d 442	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = ((𝑀 − 𝐿) / 2) → (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ↔ ((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))))
29		oveq2 5520	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 = ((𝑀 − 𝐿) / 2) → (𝑀 + 𝑥) = (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))
30	29	breq2d 3776	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = ((𝑀 − 𝐿) / 2) → ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ↔ (𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2))))
31	26	breq2d 3776	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = ((𝑀 − 𝐿) / 2) → (𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥) ↔ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))))
32	30, 31	anbi12d 442	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = ((𝑀 − 𝐿) / 2) → (((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ↔ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))))
33	28, 32	anbi12d 442	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = ((𝑀 − 𝐿) / 2) → ((((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))) ↔ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))))))
34	33	rexbidv 2327	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = ((𝑀 − 𝐿) / 2) → (∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))) ↔ ∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))))))
35	34	rspcv 2652	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 − 𝐿) / 2) ∈ ℝ+ → (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))) → ∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))))))
36	11, 23, 35	sylc 56	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) → ∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))))
37		recvguniq.f	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐹:ℕ⟶ℝ)
38	37	ad2antrr 457	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))))) → 𝐹:ℕ⟶ℝ)
39	2	ad2antrr 457	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))))) → 𝑀 ∈ ℝ)
40	1	ad2antrr 457	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))))) → 𝐿 ∈ ℝ)
41		simprl 483	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))))) → 𝑘 ∈ ℕ)
42		simprrr 492	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))))) → 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))
43	42	adantl 262	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))))) → 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))
44		simprll 489	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))))) → (𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))
45	44	adantl 262	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))))) → (𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))
46	38, 39, 40, 41, 43, 45	recvguniqlem 9592	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝑀 − 𝐿) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝑀 − 𝐿) / 2)))))) → ⊥)
47	36, 46	rexlimddv 2437	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐿 < 𝑀) → ⊥)
48	47	ex 108	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐿 < 𝑀 → ⊥))
49		difrp 8619	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝐿 ∈ ℝ) → (𝑀 < 𝐿 ↔ (𝐿 − 𝑀) ∈ ℝ+))
50	2, 1, 49	syl2anc 391	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝑀 < 𝐿 ↔ (𝐿 − 𝑀) ∈ ℝ+))
51	50	biimpa 280	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 < 𝐿) → (𝐿 − 𝑀) ∈ ℝ+)
52	51	rphalfcld 8635	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 < 𝐿) → ((𝐿 − 𝑀) / 2) ∈ ℝ+)
53	22	adantr 261	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 < 𝐿) → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))))
54		oveq2 5520	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 = ((𝐿 − 𝑀) / 2) → (𝐿 + 𝑥) = (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))
55	54	breq2d 3776	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = ((𝐿 − 𝑀) / 2) → ((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ↔ (𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2))))
56		oveq2 5520	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 = ((𝐿 − 𝑀) / 2) → ((𝐹‘𝑘) + 𝑥) = ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))
57	56	breq2d 3776	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = ((𝐿 − 𝑀) / 2) → (𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥) ↔ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))))
58	55, 57	anbi12d 442	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = ((𝐿 − 𝑀) / 2) → (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ↔ ((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))))
59		oveq2 5520	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 = ((𝐿 − 𝑀) / 2) → (𝑀 + 𝑥) = (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))
60	59	breq2d 3776	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = ((𝐿 − 𝑀) / 2) → ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ↔ (𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2))))
61	56	breq2d 3776	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = ((𝐿 − 𝑀) / 2) → (𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥) ↔ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))))
62	60, 61	anbi12d 442	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = ((𝐿 − 𝑀) / 2) → (((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ↔ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))))
63	58, 62	anbi12d 442	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = ((𝐿 − 𝑀) / 2) → ((((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))) ↔ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))))))
64	63	rexbidv 2327	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = ((𝐿 − 𝑀) / 2) → (∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))) ↔ ∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))))))
65	64	rspcv 2652	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐿 − 𝑀) / 2) ∈ ℝ+ → (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + 𝑥) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + 𝑥) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))) → ∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))))))
66	52, 53, 65	sylc 56	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 < 𝐿) → ∃𝑘 ∈ ℕ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))))
67	37	ad2antrr 457	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 < 𝐿) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))))) → 𝐹:ℕ⟶ℝ)
68	1	ad2antrr 457	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 < 𝐿) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))))) → 𝐿 ∈ ℝ)
69	2	ad2antrr 457	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 < 𝐿) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))))) → 𝑀 ∈ ℝ)
70		simprl 483	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 < 𝐿) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))))) → 𝑘 ∈ ℕ)
71		simprlr 490	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))))) → 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))
72	71	adantl 262	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 < 𝐿) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))))) → 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))
73		simprrl 491	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))))) → (𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))
74	73	adantl 262	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 < 𝐿) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))))) → (𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))
75	67, 68, 69, 70, 72, 74	recvguniqlem 9592	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 < 𝐿) ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∧ (((𝐹‘𝑘) < (𝐿 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝐿 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2))) ∧ ((𝐹‘𝑘) < (𝑀 + ((𝐿 − 𝑀) / 2)) ∧ 𝑀 < ((𝐹‘𝑘) + ((𝐿 − 𝑀) / 2)))))) → ⊥)
76	66, 75	rexlimddv 2437	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 < 𝐿) → ⊥)
77	76	ex 108	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑀 < 𝐿 → ⊥))
78	48, 77	jaod 637	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐿 < 𝑀 ∨ 𝑀 < 𝐿) → ⊥))
79	4, 78	sylbid 139	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐿 # 𝑀 → ⊥))
80		dfnot 1262	. . 3 ⊢ (¬ 𝐿 # 𝑀 ↔ (𝐿 # 𝑀 → ⊥))
81	79, 80	sylibr 137	. 2 ⊢ (𝜑 → ¬ 𝐿 # 𝑀)
82	1	recnd 7054	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐿 ∈ ℂ)
83	2	recnd 7054	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ)
84		apti 7613	. . 3 ⊢ ((𝐿 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ) → (𝐿 = 𝑀 ↔ ¬ 𝐿 # 𝑀))
85	82, 83, 84	syl2anc 391	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐿 = 𝑀 ↔ ¬ 𝐿 # 𝑀))
86	81, 85	mpbird 156	1 ⊢ (𝜑 → 𝐿 = 𝑀)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 97   ↔ wb 98   ∨ wo 629   = wceq 1243  ⊥wfal 1248   ∈ wcel 1393  ∀wral 2306  ∃wrex 2307   class class class wbr 3764  ⟶wf 4898  ‘cfv 4902  (class class class)co 5512  ℂcc 6887  ℝcr 6888  1c1 6890   + caddc 6892   < clt 7060   − cmin 7182   # cap 7572   / cdiv 7651  ℕcn 7914  2c2 7964  ℤ_≥cuz 8473  ℝ⁺crp 8583

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  ax-cnex 6975  ax-resscn 6976  ax-1cn 6977  ax-1re 6978  ax-icn 6979  ax-addcl 6980  ax-addrcl 6981  ax-mulcl 6982  ax-mulrcl 6983  ax-addcom 6984  ax-mulcom 6985  ax-addass 6986  ax-mulass 6987  ax-distr 6988  ax-i2m1 6989  ax-1rid 6991  ax-0id 6992  ax-rnegex 6993  ax-precex 6994  ax-cnre 6995  ax-pre-ltirr 6996  ax-pre-ltwlin 6997  ax-pre-lttrn 6998  ax-pre-apti 6999  ax-pre-ltadd 7000  ax-pre-mulgt0 7001  ax-pre-mulext 7002

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-nel 2207  df-ral 2311  df-rex 2312  df-reu 2313  df-rmo 2314  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-if 3332  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-po 4033  df-iso 4034  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-riota 5468  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-2o 6002  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  df-enq0 6522  df-nq0 6523  df-0nq0 6524  df-plq0 6525  df-mq0 6526  df-inp 6564  df-i1p 6565  df-iplp 6566  df-iltp 6568  df-enr 6811  df-nr 6812  df-ltr 6815  df-0r 6816  df-1r 6817  df-0 6896  df-1 6897  df-r 6899  df-lt 6902  df-pnf 7062  df-mnf 7063  df-xr 7064  df-ltxr 7065  df-le 7066  df-sub 7184  df-neg 7185  df-reap 7566  df-ap 7573  df-div 7652  df-inn 7915  df-2 7973  df-n0 8182  df-z 8246  df-uz 8474  df-rp 8584

This theorem is referenced by:  resqrexlemsqa  9622