Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  xrralrecnnge Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem xrralrecnnge 40129
 Description: Show that 𝐴 is less than 𝐵 by showing that there is no positive bound on the difference. (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
xrralrecnnge.n 𝑛𝜑
xrralrecnnge.a (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
xrralrecnnge.b (𝜑𝐵 ∈ ℝ*)
Assertion
Ref Expression
xrralrecnnge (𝜑 → (𝐴𝐵 ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑛   𝐵,𝑛
Allowed substitution hint:   𝜑(𝑛)

Proof of Theorem xrralrecnnge
StepHypRef Expression
1 xrralrecnnge.n . . . . 5 𝑛𝜑
2 nfv 1995 . . . . 5 𝑛 𝐴𝐵
31, 2nfan 1980 . . . 4 𝑛(𝜑𝐴𝐵)
4 xrralrecnnge.a . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
54adantr 466 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ)
6 nnrecre 11259 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
76adantl 467 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
85, 7resubcld 10660 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (𝐴 − (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
98rexrd 10291 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (𝐴 − (1 / 𝑛)) ∈ ℝ*)
109adantlr 694 . . . . . 6 (((𝜑𝐴𝐵) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐴 − (1 / 𝑛)) ∈ ℝ*)
11 xrralrecnnge.b . . . . . . 7 (𝜑𝐵 ∈ ℝ*)
1211ad2antrr 705 . . . . . 6 (((𝜑𝐴𝐵) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐵 ∈ ℝ*)
134rexrd 10291 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ ℝ*)
1413ad2antrr 705 . . . . . . 7 (((𝜑𝐴𝐵) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ*)
15 nnrp 12045 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ+)
1615rpreccld 12085 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ+)
1716adantl 467 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ+)
185, 17ltsubrpd 12107 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (𝐴 − (1 / 𝑛)) < 𝐴)
1918adantlr 694 . . . . . . 7 (((𝜑𝐴𝐵) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐴 − (1 / 𝑛)) < 𝐴)
20 simplr 752 . . . . . . 7 (((𝜑𝐴𝐵) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐴𝐵)
2110, 14, 12, 19, 20xrltletrd 12197 . . . . . 6 (((𝜑𝐴𝐵) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐴 − (1 / 𝑛)) < 𝐵)
2210, 12, 21xrltled 40004 . . . . 5 (((𝜑𝐴𝐵) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵)
2322ex 397 . . . 4 ((𝜑𝐴𝐵) → (𝑛 ∈ ℕ → (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵))
243, 23ralrimi 3106 . . 3 ((𝜑𝐴𝐵) → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵)
2524ex 397 . 2 (𝜑 → (𝐴𝐵 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵))
26 pnfxr 10294 . . . . . . . 8 +∞ ∈ ℝ*
2726a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → +∞ ∈ ℝ*)
284ltpnfd 12160 . . . . . . 7 (𝜑𝐴 < +∞)
2913, 27, 28xrltled 40004 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ≤ +∞)
3029ad2antrr 705 . . . . 5 (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) ∧ 𝐵 = +∞) → 𝐴 ≤ +∞)
31 id 22 . . . . . . 7 (𝐵 = +∞ → 𝐵 = +∞)
3231eqcomd 2777 . . . . . 6 (𝐵 = +∞ → +∞ = 𝐵)
3332adantl 467 . . . . 5 (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) ∧ 𝐵 = +∞) → +∞ = 𝐵)
3430, 33breqtrd 4812 . . . 4 (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) ∧ 𝐵 = +∞) → 𝐴𝐵)
3511ad2antrr 705 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 𝐵 ∈ ℝ*)
36 1nn 11233 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ
3736a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵 → 1 ∈ ℕ)
38 id 22 . . . . . . . . . . . . 13 (∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵)
39 oveq2 6801 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = 1 → (1 / 𝑛) = (1 / 1))
4039oveq2d 6809 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 1 → (𝐴 − (1 / 𝑛)) = (𝐴 − (1 / 1)))
4140breq1d 4796 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 1 → ((𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵 ↔ (𝐴 − (1 / 1)) ≤ 𝐵))
4241rspcva 3458 . . . . . . . . . . . . 13 ((1 ∈ ℕ ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) → (𝐴 − (1 / 1)) ≤ 𝐵)
4337, 38, 42syl2anc 573 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵 → (𝐴 − (1 / 1)) ≤ 𝐵)
4443adantr 466 . . . . . . . . . . 11 ((∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵𝐵 = -∞) → (𝐴 − (1 / 1)) ≤ 𝐵)
45 simpr 471 . . . . . . . . . . 11 ((∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵𝐵 = -∞) → 𝐵 = -∞)
4644, 45breqtrd 4812 . . . . . . . . . 10 ((∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵𝐵 = -∞) → (𝐴 − (1 / 1)) ≤ -∞)
4746adantll 693 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) ∧ 𝐵 = -∞) → (𝐴 − (1 / 1)) ≤ -∞)
48 1red 10257 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
49 ax-1ne0 10207 . . . . . . . . . . . . . . 15 1 ≠ 0
5049a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 1 ≠ 0)
5148, 48, 50redivcld 11055 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (1 / 1) ∈ ℝ)
524, 51resubcld 10660 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐴 − (1 / 1)) ∈ ℝ)
5352mnfltd 12163 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → -∞ < (𝐴 − (1 / 1)))
54 mnfxr 10298 . . . . . . . . . . . . 13 -∞ ∈ ℝ*
5554a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → -∞ ∈ ℝ*)
5652rexrd 10291 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐴 − (1 / 1)) ∈ ℝ*)
5755, 56xrltnled 40095 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (-∞ < (𝐴 − (1 / 1)) ↔ ¬ (𝐴 − (1 / 1)) ≤ -∞))
5853, 57mpbid 222 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ¬ (𝐴 − (1 / 1)) ≤ -∞)
5958ad2antrr 705 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) ∧ 𝐵 = -∞) → ¬ (𝐴 − (1 / 1)) ≤ -∞)
6047, 59pm2.65da 818 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) → ¬ 𝐵 = -∞)
6160neqned 2950 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) → 𝐵 ≠ -∞)
6261adantr 466 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 𝐵 ≠ -∞)
63 neqne 2951 . . . . . . 7 𝐵 = +∞ → 𝐵 ≠ +∞)
6463adantl 467 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 𝐵 ≠ +∞)
6535, 62, 64xrred 40097 . . . . 5 (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 𝐵 ∈ ℝ)
66 nfv 1995 . . . . . . . . . . 11 𝑛 𝐵 ∈ ℝ
671, 66nfan 1980 . . . . . . . . . 10 𝑛(𝜑𝐵 ∈ ℝ)
6813adantr 466 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝐵 ∈ ℝ) → 𝐴 ∈ ℝ*)
69 simpr 471 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝐵 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ ℝ)
7067, 68, 69xrralrecnnle 40118 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴𝐵 ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ≤ (𝐵 + (1 / 𝑛))))
715adantlr 694 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ)
726adantl 467 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
7369adantr 466 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐵 ∈ ℝ)
7471, 72, 73lesubaddd 10826 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵𝐴 ≤ (𝐵 + (1 / 𝑛))))
7574bicomd 213 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐴 ≤ (𝐵 + (1 / 𝑛)) ↔ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵))
7667, 75ralbida 3131 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝐵 ∈ ℝ) → (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ≤ (𝐵 + (1 / 𝑛)) ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵))
7770, 76bitr2d 269 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐵 ∈ ℝ) → (∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵𝐴𝐵))
7877biimpd 219 . . . . . . 7 ((𝜑𝐵 ∈ ℝ) → (∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵𝐴𝐵))
7978imp 393 . . . . . 6 (((𝜑𝐵 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) → 𝐴𝐵)
8079an32s 631 . . . . 5 (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → 𝐴𝐵)
8165, 80syldan 579 . . . 4 (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 𝐴𝐵)
8234, 81pm2.61dan 814 . . 3 ((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵) → 𝐴𝐵)
8382ex 397 . 2 (𝜑 → (∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵𝐴𝐵))
8425, 83impbid 202 1 (𝜑 → (𝐴𝐵 ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴 − (1 / 𝑛)) ≤ 𝐵))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 382   = wceq 1631  Ⅎwnf 1856   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2943  ∀wral 3061   class class class wbr 4786  (class class class)co 6793  ℝcr 10137  0cc0 10138  1c1 10139   + caddc 10141  +∞cpnf 10273  -∞cmnf 10274  ℝ*cxr 10275   < clt 10276   ≤ cle 10277   − cmin 10468   / cdiv 10886  ℕcn 11222  ℝ+crp 12035 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7096  ax-cnex 10194  ax-resscn 10195  ax-1cn 10196  ax-icn 10197  ax-addcl 10198  ax-addrcl 10199  ax-mulcl 10200  ax-mulrcl 10201  ax-mulcom 10202  ax-addass 10203  ax-mulass 10204  ax-distr 10205  ax-i2m1 10206  ax-1ne0 10207  ax-1rid 10208  ax-rnegex 10209  ax-rrecex 10210  ax-cnre 10211  ax-pre-lttri 10212  ax-pre-lttrn 10213  ax-pre-ltadd 10214  ax-pre-mulgt0 10215  ax-pre-sup 10216 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-tp 4321  df-op 4323  df-uni 4575  df-iun 4656  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-tr 4887  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-riota 6754  df-ov 6796  df-oprab 6797  df-mpt2 6798  df-om 7213  df-1st 7315  df-2nd 7316  df-wrecs 7559  df-recs 7621  df-rdg 7659  df-er 7896  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-sup 8504  df-inf 8505  df-pnf 10278  df-mnf 10279  df-xr 10280  df-ltxr 10281  df-le 10282  df-sub 10470  df-neg 10471  df-div 10887  df-nn 11223  df-n0 11495  df-z 11580  df-uz 11889  df-q 11992  df-rp 12036  df-fl 12801 This theorem is referenced by:  preimageiingt  41450
 Copyright terms: Public domain W3C validator