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

Theorem axsup 8914
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 8831 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 8831 . . . 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 1153 . . 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 3188 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  C_  RR  /\  y  e.  A )  ->  y  e.  RR )
4 ltxrlt 8909 . . . . . . . 8  |-  ( ( y  e.  RR  /\  x  e.  RR )  ->  ( y  <  x  <->  y 
<RR  x ) )
53, 4sylan 457 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  y  e.  A )  /\  x  e.  RR )  ->  ( y  < 
x  <->  y  <RR  x ) )
65an32s 779 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  /\  y  e.  A
)  ->  ( y  <  x  <->  y  <RR  x ) )
76ralbidva 2572 . . . . 5  |-  ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  ->  ( A. y  e.  A  y  <  x  <->  A. y  e.  A  y  <RR  x ) )
87rexbidva 2573 . . . 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 451 . . 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 8909 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( x  <  y  <->  x 
<RR  y ) )
1110ancoms 439 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( y  e.  RR  /\  x  e.  RR )  ->  ( x  <  y  <->  x 
<RR  y ) )
123, 11sylan 457 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  y  e.  A )  /\  x  e.  RR )  ->  ( x  < 
y  <->  x  <RR  y ) )
1312an32s 779 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  /\  y  e.  A
)  ->  ( x  <  y  <->  x  <RR  y ) )
1413notbid 285 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  /\  y  e.  A
)  ->  ( -.  x  <  y  <->  -.  x  <RR  y ) )
1514ralbidva 2572 . . . . . 6  |-  ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  ->  ( A. y  e.  A  -.  x  <  y  <->  A. y  e.  A  -.  x  <RR  y ) )
164ancoms 439 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( y  <  x  <->  y 
<RR  x ) )
1716adantll 694 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  x  e.  RR )  /\  y  e.  RR )  ->  ( y  < 
x  <->  y  <RR  x ) )
18 ssel2 3188 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  C_  RR  /\  z  e.  A )  ->  z  e.  RR )
19 ltxrlt 8909 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR )  ->  ( y  <  z  <->  y 
<RR  z ) )
2019ancoms 439 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( z  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( y  <  z  <->  y 
<RR  z ) )
2118, 20sylan 457 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  z  e.  A )  /\  y  e.  RR )  ->  ( y  < 
z  <->  y  <RR  z ) )
2221an32s 779 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  C_  RR  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  A
)  ->  ( y  <  z  <->  y  <RR  z ) )
2322rexbidva 2573 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  C_  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( E. z  e.  A  y  <  z  <->  E. z  e.  A  y  <RR  z ) )
2423adantlr 695 . . . . . . . 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 311 . . . . . . 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 2572 . . . . . 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 691 . . . . 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 2573 . . . 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 451 . . 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 259 . 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 1148 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 3    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    /\ w3a 934    e. wcel 1696    =/= wne 2459   A.wral 2556   E.wrex 2557    C_ wss 3165   (/)c0 3468   class class class wbr 4039   RRcr 8752    <RR cltrr 8757    < clt 8883
This theorem is referenced by:  sup2  9726  dedekind  24097
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1536  ax-5 1547  ax-17 1606  ax-9 1644  ax-8 1661  ax-13 1698  ax-14 1700  ax-6 1715  ax-7 1720  ax-11 1727  ax-12 1878  ax-ext 2277  ax-sep 4157  ax-nul 4165  ax-pow 4204  ax-pr 4230  ax-un 4528  ax-resscn 8810  ax-pre-sup 8831
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1532  df-nf 1535  df-sb 1639  df-eu 2160  df-mo 2161  df-clab 2283  df-cleq 2289  df-clel 2292  df-nfc 2421  df-ne 2461  df-nel 2462  df-ral 2561  df-rex 2562  df-rab 2565  df-v 2803  df-sbc 3005  df-csb 3095  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-nul 3469  df-if 3579  df-pw 3640  df-sn 3659  df-pr 3660  df-op 3662  df-uni 3844  df-br 4040  df-opab 4094  df-mpt 4095  df-id 4325  df-xp 4711  df-rel 4712  df-cnv 4713  df-co 4714  df-dm 4715  df-rn 4716  df-res 4717  df-ima 4718  df-iota 5235  df-fun 5273  df-fn 5274  df-f 5275  df-f1 5276  df-fo 5277  df-f1o 5278  df-fv 5279  df-er 6676  df-en 6880  df-dom 6881  df-sdom 6882  df-pnf 8885  df-mnf 8886  df-ltxr 8888
  Copyright terms: Public domain W3C validator