ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  suplocsrlempr GIF version

Theorem suplocsrlempr 7615
Description: Lemma for suplocsr 7617. The set 𝐵 has a least upper bound. (Contributed by Jim Kingdon, 19-Jan-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
suplocsrlem.b 𝐵 = {𝑤P ∣ (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴}
suplocsrlem.ss (𝜑𝐴R)
suplocsrlem.c (𝜑𝐶𝐴)
suplocsrlem.ub (𝜑 → ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥)
suplocsrlem.loc (𝜑 → ∀𝑥R𝑦R (𝑥 <R 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 <R 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 <R 𝑦)))
Assertion
Ref Expression
suplocsrlempr (𝜑 → ∃𝑣P (∀𝑤𝐵 ¬ 𝑣<P 𝑤 ∧ ∀𝑤P (𝑤<P 𝑣 → ∃𝑢𝐵 𝑤<P 𝑢)))
Distinct variable groups:   𝑤,𝐴,𝑣,𝑦   𝑢,𝐴,𝑥,𝑧   𝑢,𝐵,𝑣,𝑤,𝑥,𝑧   𝑤,𝐶,𝑣,𝑥,𝑦   𝑢,𝐶,𝑧   𝜑,𝑢,𝑣,𝑤,𝑥,𝑧   𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦)   𝐵(𝑦)

Proof of Theorem suplocsrlempr
Dummy variable 𝑎 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 suplocsrlem.ss . . . . . . . 8 (𝜑𝐴R)
2 suplocsrlem.c . . . . . . . 8 (𝜑𝐶𝐴)
31, 2sseldd 3098 . . . . . . 7 (𝜑𝐶R)
4 0idsr 7575 . . . . . . 7 (𝐶R → (𝐶 +R 0R) = 𝐶)
53, 4syl 14 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐶 +R 0R) = 𝐶)
65, 2eqeltrd 2216 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶 +R 0R) ∈ 𝐴)
7 1pr 7362 . . . . 5 1PP
86, 7jctil 310 . . . 4 (𝜑 → (1PP ∧ (𝐶 +R 0R) ∈ 𝐴))
9 opeq1 3705 . . . . . . . . 9 (𝑤 = 1P → ⟨𝑤, 1P⟩ = ⟨1P, 1P⟩)
109eceq1d 6465 . . . . . . . 8 (𝑤 = 1P → [⟨𝑤, 1P⟩] ~R = [⟨1P, 1P⟩] ~R )
11 df-0r 7539 . . . . . . . 8 0R = [⟨1P, 1P⟩] ~R
1210, 11syl6eqr 2190 . . . . . . 7 (𝑤 = 1P → [⟨𝑤, 1P⟩] ~R = 0R)
1312oveq2d 5790 . . . . . 6 (𝑤 = 1P → (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) = (𝐶 +R 0R))
1413eleq1d 2208 . . . . 5 (𝑤 = 1P → ((𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴 ↔ (𝐶 +R 0R) ∈ 𝐴))
15 suplocsrlem.b . . . . 5 𝐵 = {𝑤P ∣ (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴}
1614, 15elrab2 2843 . . . 4 (1P𝐵 ↔ (1PP ∧ (𝐶 +R 0R) ∈ 𝐴))
178, 16sylibr 133 . . 3 (𝜑 → 1P𝐵)
18 elex2 2702 . . 3 (1P𝐵 → ∃𝑣 𝑣𝐵)
1917, 18syl 14 . 2 (𝜑 → ∃𝑣 𝑣𝐵)
20 suplocsrlem.ub . . . 4 (𝜑 → ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥)
21 breq1 3932 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 𝐶 → (𝑦 <R 𝑥𝐶 <R 𝑥))
2221rspccv 2786 . . . . . . . . 9 (∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥 → (𝐶𝐴𝐶 <R 𝑥))
232, 22mpan9 279 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → 𝐶 <R 𝑥)
24 0lt1sr 7573 . . . . . . . . . . . . . 14 0R <R 1R
25 0r 7558 . . . . . . . . . . . . . . 15 0RR
26 1sr 7559 . . . . . . . . . . . . . . 15 1RR
27 m1r 7560 . . . . . . . . . . . . . . 15 -1RR
28 ltasrg 7578 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((0RR ∧ 1RR ∧ -1RR) → (0R <R 1R ↔ (-1R +R 0R) <R (-1R +R 1R)))
2925, 26, 27, 28mp3an 1315 . . . . . . . . . . . . . 14 (0R <R 1R ↔ (-1R +R 0R) <R (-1R +R 1R))
3024, 29mpbi 144 . . . . . . . . . . . . 13 (-1R +R 0R) <R (-1R +R 1R)
31 0idsr 7575 . . . . . . . . . . . . . 14 (-1RR → (-1R +R 0R) = -1R)
3227, 31ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 (-1R +R 0R) = -1R
33 m1p1sr 7568 . . . . . . . . . . . . 13 (-1R +R 1R) = 0R
3430, 32, 333brtr3i 3957 . . . . . . . . . . . 12 -1R <R 0R
35 ltasrg 7578 . . . . . . . . . . . . 13 ((-1RR ∧ 0RR𝐶R) → (-1R <R 0R ↔ (𝐶 +R -1R) <R (𝐶 +R 0R)))
3627, 25, 3, 35mp3an12i 1319 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (-1R <R 0R ↔ (𝐶 +R -1R) <R (𝐶 +R 0R)))
3734, 36mpbii 147 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐶 +R -1R) <R (𝐶 +R 0R))
3837, 5breqtrd 3954 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐶 +R -1R) <R 𝐶)
39 ltsosr 7572 . . . . . . . . . . 11 <R Or R
40 ltrelsr 7546 . . . . . . . . . . 11 <R ⊆ (R × R)
4139, 40sotri 4934 . . . . . . . . . 10 (((𝐶 +R -1R) <R 𝐶𝐶 <R 𝑥) → (𝐶 +R -1R) <R 𝑥)
4238, 41sylan 281 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝐶 <R 𝑥) → (𝐶 +R -1R) <R 𝑥)
43 map2psrprg 7613 . . . . . . . . . . 11 (𝐶R → ((𝐶 +R -1R) <R 𝑥 ↔ ∃𝑣P (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥))
443, 43syl 14 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐶 +R -1R) <R 𝑥 ↔ ∃𝑣P (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥))
4544adantr 274 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝐶 <R 𝑥) → ((𝐶 +R -1R) <R 𝑥 ↔ ∃𝑣P (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥))
4642, 45mpbid 146 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐶 <R 𝑥) → ∃𝑣P (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥)
4723, 46syldan 280 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → ∃𝑣P (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥)
48 breq1 3932 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) → (𝑦 <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R )))
49 simpllr 523 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) → ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥)
50 breq2 3933 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥 → (𝑦 <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ 𝑦 <R 𝑥))
5150ralbidv 2437 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥 → (∀𝑦𝐴 𝑦 <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥))
5251adantl 275 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) → (∀𝑦𝐴 𝑦 <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥))
5349, 52mpbird 166 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) → ∀𝑦𝐴 𝑦 <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ))
5453adantr 274 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) ∧ 𝑤𝐵) → ∀𝑦𝐴 𝑦 <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ))
5515rabeq2i 2683 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤𝐵 ↔ (𝑤P ∧ (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴))
5655simprbi 273 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤𝐵 → (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴)
5756adantl 275 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) ∧ 𝑤𝐵) → (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴)
5848, 54, 57rspcdva 2794 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) ∧ 𝑤𝐵) → (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ))
5958ralrimiva 2505 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) → ∀𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ))
6059ex 114 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) → ((𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥 → ∀𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R )))
6160reximdva 2534 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → (∃𝑣P (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥 → ∃𝑣P𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R )))
6247, 61mpd 13 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → ∃𝑣P𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ))
6362ex 114 . . . . 5 (𝜑 → (∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑣P𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R )))
6463rexlimdvw 2553 . . . 4 (𝜑 → (∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑣P𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R )))
6520, 64mpd 13 . . 3 (𝜑 → ∃𝑣P𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ))
66 elrabi 2837 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ {𝑎P ∣ (𝐶 +R [⟨𝑎, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴} → 𝑤P)
67 opeq1 3705 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 = 𝑎 → ⟨𝑤, 1P⟩ = ⟨𝑎, 1P⟩)
6867eceq1d 6465 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 = 𝑎 → [⟨𝑤, 1P⟩] ~R = [⟨𝑎, 1P⟩] ~R )
6968oveq2d 5790 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 = 𝑎 → (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) = (𝐶 +R [⟨𝑎, 1P⟩] ~R ))
7069eleq1d 2208 . . . . . . . . . 10 (𝑤 = 𝑎 → ((𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴 ↔ (𝐶 +R [⟨𝑎, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴))
7170cbvrabv 2685 . . . . . . . . 9 {𝑤P ∣ (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴} = {𝑎P ∣ (𝐶 +R [⟨𝑎, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴}
7215, 71eqtri 2160 . . . . . . . 8 𝐵 = {𝑎P ∣ (𝐶 +R [⟨𝑎, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴}
7366, 72eleq2s 2234 . . . . . . 7 (𝑤𝐵𝑤P)
7473adantl 275 . . . . . 6 (((𝜑𝑣P) ∧ 𝑤𝐵) → 𝑤P)
75 simplr 519 . . . . . 6 (((𝜑𝑣P) ∧ 𝑤𝐵) → 𝑣P)
763ad2antrr 479 . . . . . 6 (((𝜑𝑣P) ∧ 𝑤𝐵) → 𝐶R)
77 ltpsrprg 7611 . . . . . 6 ((𝑤P𝑣P𝐶R) → ((𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ 𝑤<P 𝑣))
7874, 75, 76, 77syl3anc 1216 . . . . 5 (((𝜑𝑣P) ∧ 𝑤𝐵) → ((𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ 𝑤<P 𝑣))
7978ralbidva 2433 . . . 4 ((𝜑𝑣P) → (∀𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ ∀𝑤𝐵 𝑤<P 𝑣))
8079rexbidva 2434 . . 3 (𝜑 → (∃𝑣P𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ ∃𝑣P𝑤𝐵 𝑤<P 𝑣))
8165, 80mpbid 146 . 2 (𝜑 → ∃𝑣P𝑤𝐵 𝑤<P 𝑣)
82 suplocsrlem.loc . . 3 (𝜑 → ∀𝑥R𝑦R (𝑥 <R 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 <R 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 <R 𝑦)))
8315, 1, 2, 20, 82suplocsrlemb 7614 . 2 (𝜑 → ∀𝑣P𝑤P (𝑣<P 𝑤 → (∃𝑢𝐵 𝑣<P 𝑢 ∨ ∀𝑢𝐵 𝑢<P 𝑤)))
8419, 81, 83suplocexpr 7533 1 (𝜑 → ∃𝑣P (∀𝑤𝐵 ¬ 𝑣<P 𝑤 ∧ ∀𝑤P (𝑤<P 𝑣 → ∃𝑢𝐵 𝑤<P 𝑢)))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 103  wb 104  wo 697   = wceq 1331  wex 1468  wcel 1480  wral 2416  wrex 2417  {crab 2420  wss 3071  cop 3530   class class class wbr 3929  (class class class)co 5774  [cec 6427  Pcnp 7099  1Pc1p 7100  <P cltp 7103   ~R cer 7104  Rcnr 7105  0Rc0r 7106  1Rc1r 7107  -1Rcm1r 7108   +R cplr 7109   <R cltr 7111
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2121  ax-coll 4043  ax-sep 4046  ax-nul 4054  ax-pow 4098  ax-pr 4131  ax-un 4355  ax-setind 4452  ax-iinf 4502
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 820  df-3or 963  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2002  df-mo 2003  df-clab 2126  df-cleq 2132  df-clel 2135  df-nfc 2270  df-ne 2309  df-ral 2421  df-rex 2422  df-reu 2423  df-rab 2425  df-v 2688  df-sbc 2910  df-csb 3004  df-dif 3073  df-un 3075  df-in 3077  df-ss 3084  df-nul 3364  df-pw 3512  df-sn 3533  df-pr 3534  df-op 3536  df-uni 3737  df-int 3772  df-iun 3815  df-br 3930  df-opab 3990  df-mpt 3991  df-tr 4027  df-eprel 4211  df-id 4215  df-po 4218  df-iso 4219  df-iord 4288  df-on 4290  df-suc 4293  df-iom 4505  df-xp 4545  df-rel 4546  df-cnv 4547  df-co 4548  df-dm 4549  df-rn 4550  df-res 4551  df-ima 4552  df-iota 5088  df-fun 5125  df-fn 5126  df-f 5127  df-f1 5128  df-fo 5129  df-f1o 5130  df-fv 5131  df-ov 5777  df-oprab 5778  df-mpo 5779  df-1st 6038  df-2nd 6039  df-recs 6202  df-irdg 6267  df-1o 6313  df-2o 6314  df-oadd 6317  df-omul 6318  df-er 6429  df-ec 6431  df-qs 6435  df-ni 7112  df-pli 7113  df-mi 7114  df-lti 7115  df-plpq 7152  df-mpq 7153  df-enq 7155  df-nqqs 7156  df-plqqs 7157  df-mqqs 7158  df-1nqqs 7159  df-rq 7160  df-ltnqqs 7161  df-enq0 7232  df-nq0 7233  df-0nq0 7234  df-plq0 7235  df-mq0 7236  df-inp 7274  df-i1p 7275  df-iplp 7276  df-imp 7277  df-iltp 7278  df-enr 7534  df-nr 7535  df-plr 7536  df-mr 7537  df-ltr 7538  df-0r 7539  df-1r 7540  df-m1r 7541
This theorem is referenced by:  suplocsrlem  7616
  Copyright terms: Public domain W3C validator