MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  axsup Unicode version

Theorem axsup 8893
Description: A non-empty, bounded-above set of reals has a supremum. Axiom 22 of 22 for real and complex numbers, derived from ZF set theory. (This restates ax-pre-sup 8810 with ordering on the extended reals.) (Contributed by NM, 13-Oct-2005.)
Assertion
Ref Expression
axsup  |-  ( ( A  C_  RR  /\  A  =/=  (/)  /\  E. x  e.  RR  A. y  e.  A  y  <  x
)  ->  E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  x  <  y  /\  A. y  e.  RR  ( y  < 
x  ->  E. z  e.  A  y  <  z ) ) )
Distinct variable group:    x, y, z, A

Proof of Theorem axsup
StepHypRef Expression
1 ax-pre-sup 8810 . . . 4  |-  ( ( A  C_  RR  /\  A  =/=  (/)  /\  E. x  e.  RR  A. y  e.  A  y  <RR  x )  ->  E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  x  <RR  y  /\  A. y  e.  RR  (
y  <RR  x  ->  E. z  e.  A  y  <RR  z ) ) )
213expia 1155 . . 3  |-  ( ( A  C_  RR  /\  A  =/=  (/) )  ->  ( E. x  e.  RR  A. y  e.  A  y 
<RR  x  ->  E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  x  <RR  y  /\  A. y  e.  RR  ( y  <RR  x  ->  E. z  e.  A  y  <RR  z ) ) ) )
3 ssel2 3176 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  C_  RR  /\  y  e.  A )  ->  y  e.  RR )
4 ltxrlt 8888 . . . . . . . 8  |-  ( ( y  e.  RR  /\  x  e.  RR )  ->  ( y  <  x  <->  y 
<RR  x ) )
53, 4sylan 459 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  y  e.  A )  /\  x  e.  RR )  ->  ( y  < 
x  <->  y  <RR  x ) )
65an32s 781 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  /\  y  e.  A
)  ->  ( y  <  x  <->  y  <RR  x ) )
76ralbidva 2560 . . . . 5  |-  ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  ->  ( A. y  e.  A  y  <  x  <->  A. y  e.  A  y  <RR  x ) )
87rexbidva 2561 . . . 4  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( E. x  e.  RR  A. y  e.  A  y  <  x  <->  E. x  e.  RR  A. y  e.  A  y 
<RR  x ) )
98adantr 453 . . 3  |-  ( ( A  C_  RR  /\  A  =/=  (/) )  ->  ( E. x  e.  RR  A. y  e.  A  y  <  x  <->  E. x  e.  RR  A. y  e.  A  y  <RR  x ) )
10 ltxrlt 8888 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( x  <  y  <->  x 
<RR  y ) )
1110ancoms 441 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( y  e.  RR  /\  x  e.  RR )  ->  ( x  <  y  <->  x 
<RR  y ) )
123, 11sylan 459 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  y  e.  A )  /\  x  e.  RR )  ->  ( x  < 
y  <->  x  <RR  y ) )
1312an32s 781 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  /\  y  e.  A
)  ->  ( x  <  y  <->  x  <RR  y ) )
1413notbid 287 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  /\  y  e.  A
)  ->  ( -.  x  <  y  <->  -.  x  <RR  y ) )
1514ralbidva 2560 . . . . . 6  |-  ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  ->  ( A. y  e.  A  -.  x  <  y  <->  A. y  e.  A  -.  x  <RR  y ) )
164ancoms 441 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( y  <  x  <->  y 
<RR  x ) )
1716adantll 696 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  /\  y  e.  RR )  ->  ( y  < 
x  <->  y  <RR  x ) )
18 ssel2 3176 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  C_  RR  /\  z  e.  A )  ->  z  e.  RR )
19 ltxrlt 8888 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR )  ->  ( y  <  z  <->  y 
<RR  z ) )
2019ancoms 441 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( z  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( y  <  z  <->  y 
<RR  z ) )
2118, 20sylan 459 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  z  e.  A )  /\  y  e.  RR )  ->  ( y  < 
z  <->  y  <RR  z ) )
2221an32s 781 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  A
)  ->  ( y  <  z  <->  y  <RR  z ) )
2322rexbidva 2561 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  C_  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( E. z  e.  A  y  <  z  <->  E. z  e.  A  y  <RR  z ) )
2423adantlr 697 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  /\  y  e.  RR )  ->  ( E. z  e.  A  y  <  z  <->  E. z  e.  A  y  <RR  z ) )
2517, 24imbi12d 313 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  /\  y  e.  RR )  ->  ( ( y  <  x  ->  E. z  e.  A  y  <  z )  <->  ( y  <RR  x  ->  E. z  e.  A  y  <RR  z ) ) )
2625ralbidva 2560 . . . . . 6  |-  ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  ->  ( A. y  e.  RR  ( y  <  x  ->  E. z  e.  A  y  <  z )  <->  A. y  e.  RR  ( y  <RR  x  ->  E. z  e.  A  y  <RR  z ) ) )
2715, 26anbi12d 693 . . . . 5  |-  ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  ->  (
( A. y  e.  A  -.  x  < 
y  /\  A. y  e.  RR  ( y  < 
x  ->  E. z  e.  A  y  <  z ) )  <->  ( A. y  e.  A  -.  x  <RR  y  /\  A. y  e.  RR  (
y  <RR  x  ->  E. z  e.  A  y  <RR  z ) ) ) )
2827rexbidva 2561 . . . 4  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  x  <  y  /\  A. y  e.  RR  (
y  <  x  ->  E. z  e.  A  y  <  z ) )  <->  E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  x  <RR  y  /\  A. y  e.  RR  (
y  <RR  x  ->  E. z  e.  A  y  <RR  z ) ) ) )
2928adantr 453 . . 3  |-  ( ( A  C_  RR  /\  A  =/=  (/) )  ->  ( E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  x  <  y  /\  A. y  e.  RR  (
y  <  x  ->  E. z  e.  A  y  <  z ) )  <->  E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  x  <RR  y  /\  A. y  e.  RR  (
y  <RR  x  ->  E. z  e.  A  y  <RR  z ) ) ) )
302, 9, 293imtr4d 261 . 2  |-  ( ( A  C_  RR  /\  A  =/=  (/) )  ->  ( E. x  e.  RR  A. y  e.  A  y  <  x  ->  E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  x  <  y  /\  A. y  e.  RR  ( y  < 
x  ->  E. z  e.  A  y  <  z ) ) ) )
31303impia 1150 1  |-  ( ( A  C_  RR  /\  A  =/=  (/)  /\  E. x  e.  RR  A. y  e.  A  y  <  x
)  ->  E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  x  <  y  /\  A. y  e.  RR  ( y  < 
x  ->  E. z  e.  A  y  <  z ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 5    -> wi 6    <-> wb 178    /\ wa 360    /\ w3a 936    e. wcel 1685    =/= wne 2447   A.wral 2544   E.wrex 2545    C_ wss 3153   (/)c0 3456   class class class wbr 4024   RRcr 8731    <RR cltrr 8736    < clt 8862
This theorem is referenced by:  sup2  9705  dedekind  23485
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-gen 1534  ax-5 1545  ax-17 1604  ax-9 1637  ax-8 1645  ax-13 1687  ax-14 1689  ax-6 1704  ax-7 1709  ax-11 1716  ax-12 1867  ax-ext 2265  ax-sep 4142  ax-nul 4150  ax-pow 4187  ax-pr 4213  ax-un 4511  ax-resscn 8789  ax-pre-sup 8810
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3an 938  df-tru 1312  df-ex 1530  df-nf 1533  df-sb 1632  df-eu 2148  df-mo 2149  df-clab 2271  df-cleq 2277  df-clel 2280  df-nfc 2409  df-ne 2449  df-nel 2450  df-ral 2549  df-rex 2550  df-rab 2553  df-v 2791  df-sbc 2993  df-csb 3083  df-dif 3156  df-un 3158  df-in 3160  df-ss 3167  df-nul 3457  df-if 3567  df-pw 3628  df-sn 3647  df-pr 3648  df-op 3650  df-uni 3829  df-br 4025  df-opab 4079  df-mpt 4080  df-id 4308  df-xp 4694  df-rel 4695  df-cnv 4696  df-co 4697  df-dm 4698  df-rn 4699  df-res 4700  df-ima 4701  df-fun 5223  df-fn 5224  df-f 5225  df-f1 5226  df-fo 5227  df-f1o 5228  df-fv 5229  df-er 6655  df-en 6859  df-dom 6860  df-sdom 6861  df-pnf 8864  df-mnf 8865  df-ltxr 8867
  Copyright terms: Public domain W3C validator