MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  vdwnnlem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem vdwnnlem1 15746
Description: Corollary of vdw 15745, and lemma for vdwnn 15749. If 𝐹 is a coloring of the integers, then there are arbitrarily long monochromatic APs in 𝐹. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Sep-2014.)
Assertion
Ref Expression
vdwnnlem1 ((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
Distinct variable groups:   𝑎,𝑑,𝑚,𝑐,𝐾   𝑅,𝑎,𝑐,𝑑   𝐹,𝑎,𝑐,𝑑,𝑚
Allowed substitution hint:   𝑅(𝑚)

Proof of Theorem vdwnnlem1
Dummy variables 𝑓 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 vdw 15745 . . 3 ((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ∃𝑛 ∈ ℕ ∀𝑓 ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛))∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}))
213adant2 1100 . 2 ((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) → ∃𝑛 ∈ ℕ ∀𝑓 ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛))∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}))
3 simpl2 1085 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐹:ℕ⟶𝑅)
4 fzssuz 12420 . . . . . . . 8 (1...𝑛) ⊆ (ℤ‘1)
5 nnuz 11761 . . . . . . . 8 ℕ = (ℤ‘1)
64, 5sseqtr4i 3671 . . . . . . 7 (1...𝑛) ⊆ ℕ
7 fssres 6108 . . . . . . 7 ((𝐹:ℕ⟶𝑅 ∧ (1...𝑛) ⊆ ℕ) → (𝐹 ↾ (1...𝑛)):(1...𝑛)⟶𝑅)
83, 6, 7sylancl 695 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹 ↾ (1...𝑛)):(1...𝑛)⟶𝑅)
9 simpl1 1084 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑅 ∈ Fin)
10 ovex 6718 . . . . . . 7 (1...𝑛) ∈ V
11 elmapg 7912 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Fin ∧ (1...𝑛) ∈ V) → ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛)) ↔ (𝐹 ↾ (1...𝑛)):(1...𝑛)⟶𝑅))
129, 10, 11sylancl 695 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛)) ↔ (𝐹 ↾ (1...𝑛)):(1...𝑛)⟶𝑅))
138, 12mpbird 247 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹 ↾ (1...𝑛)) ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛)))
14 cnveq 5328 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)) → 𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)))
1514imaeq1d 5500 . . . . . . . . . 10 (𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)) → (𝑓 “ {𝑐}) = ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}))
1615eleq2d 2716 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)) → ((𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) ↔ (𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐})))
1716ralbidv 3015 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)) → (∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) ↔ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐})))
18172rexbidv 3086 . . . . . . 7 (𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)) → (∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) ↔ ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐})))
1918rexbidv 3081 . . . . . 6 (𝑓 = (𝐹 ↾ (1...𝑛)) → (∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) ↔ ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐})))
2019rspcv 3336 . . . . 5 ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛)) → (∀𝑓 ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛))∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐})))
2113, 20syl 17 . . . 4 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (∀𝑓 ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛))∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐})))
22 resss 5457 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ↾ (1...𝑛)) ⊆ 𝐹
23 cnvss 5327 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) ⊆ 𝐹(𝐹 ↾ (1...𝑛)) ⊆ 𝐹)
24 imass1 5535 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) ⊆ 𝐹 → ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) ⊆ (𝐹 “ {𝑐}))
2522, 23, 24mp2b 10 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) ⊆ (𝐹 “ {𝑐})
2625sseli 3632 . . . . . . . 8 ((𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) → (𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
2726ralimi 2981 . . . . . . 7 (∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) → ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
2827reximi 3040 . . . . . 6 (∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) → ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
2928reximi 3040 . . . . 5 (∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) → ∃𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
3029reximi 3040 . . . 4 (∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ ((𝐹 ↾ (1...𝑛)) “ {𝑐}) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
3121, 30syl6 35 . . 3 (((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (∀𝑓 ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛))∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
3231rexlimdva 3060 . 2 ((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) → (∃𝑛 ∈ ℕ ∀𝑓 ∈ (𝑅𝑚 (1...𝑛))∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝑓 “ {𝑐}) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐})))
332, 32mpd 15 1 ((𝑅 ∈ Fin ∧ 𝐹:ℕ⟶𝑅𝐾 ∈ ℕ0) → ∃𝑐𝑅𝑎 ∈ ℕ ∃𝑑 ∈ ℕ ∀𝑚 ∈ (0...(𝐾 − 1))(𝑎 + (𝑚 · 𝑑)) ∈ (𝐹 “ {𝑐}))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1054   = wceq 1523  wcel 2030  wral 2941  wrex 2942  Vcvv 3231  wss 3607  {csn 4210  ccnv 5142  cres 5145  cima 5146  wf 5922  cfv 5926  (class class class)co 6690  𝑚 cmap 7899  Fincfn 7997  0cc0 9974  1c1 9975   + caddc 9977   · cmul 9979  cmin 10304  cn 11058  0cn0 11330  cuz 11725  ...cfz 12364
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-1o 7605  df-2o 7606  df-oadd 7609  df-er 7787  df-map 7901  df-pm 7902  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-fin 8001  df-card 8803  df-cda 9028  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-nn 11059  df-2 11117  df-n0 11331  df-xnn0 11402  df-z 11416  df-uz 11726  df-rp 11871  df-fz 12365  df-hash 13158  df-vdwap 15719  df-vdwmc 15720  df-vdwpc 15721
This theorem is referenced by:  vdwnnlem3  15748
  Copyright terms: Public domain W3C validator