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

Theorem bndth 22738
Description: The Boundedness Theorem. A continuous function from a compact topological space to the reals is bounded (above). (Boundedness below is obtained by applying this theorem to -𝐹.) (Contributed by Mario Carneiro, 12-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
bndth.1 𝑋 = 𝐽
bndth.2 𝐾 = (topGen‘ran (,))
bndth.3 (𝜑𝐽 ∈ Comp)
bndth.4 (𝜑𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
Assertion
Ref Expression
bndth (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝑋 (𝐹𝑦) ≤ 𝑥)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐹   𝑦,𝐾   𝜑,𝑥,𝑦   𝑥,𝑋,𝑦   𝑥,𝐽,𝑦
Allowed substitution hint:   𝐾(𝑥)

Proof of Theorem bndth
Dummy variables 𝑣 𝑢 𝑧 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 bndth.4 . . . . 5 (𝜑𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
2 bndth.1 . . . . . 6 𝑋 = 𝐽
3 bndth.2 . . . . . . . 8 𝐾 = (topGen‘ran (,))
4 retopon 22548 . . . . . . . 8 (topGen‘ran (,)) ∈ (TopOn‘ℝ)
53, 4eqeltri 2695 . . . . . . 7 𝐾 ∈ (TopOn‘ℝ)
65toponunii 20702 . . . . . 6 ℝ = 𝐾
72, 6cnf 21031 . . . . 5 (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) → 𝐹:𝑋⟶ℝ)
81, 7syl 17 . . . 4 (𝜑𝐹:𝑋⟶ℝ)
9 frn 6040 . . . 4 (𝐹:𝑋⟶ℝ → ran 𝐹 ⊆ ℝ)
108, 9syl 17 . . 3 (𝜑 → ran 𝐹 ⊆ ℝ)
11 imassrn 5465 . . . . . 6 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ ran (,)
12 retopbas 22545 . . . . . . . 8 ran (,) ∈ TopBases
13 bastg 20751 . . . . . . . 8 (ran (,) ∈ TopBases → ran (,) ⊆ (topGen‘ran (,)))
1412, 13ax-mp 5 . . . . . . 7 ran (,) ⊆ (topGen‘ran (,))
1514, 3sseqtr4i 3630 . . . . . 6 ran (,) ⊆ 𝐾
1611, 15sstri 3604 . . . . 5 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ 𝐾
17 retop 22546 . . . . . . . 8 (topGen‘ran (,)) ∈ Top
183, 17eqeltri 2695 . . . . . . 7 𝐾 ∈ Top
1918elexi 3208 . . . . . 6 𝐾 ∈ V
2019elpw2 4819 . . . . 5 (((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∈ 𝒫 𝐾 ↔ ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ 𝐾)
2116, 20mpbir 221 . . . 4 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∈ 𝒫 𝐾
22 bndth.3 . . . . . 6 (𝜑𝐽 ∈ Comp)
23 rncmp 21180 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐾t ran 𝐹) ∈ Comp)
2422, 1, 23syl2anc 692 . . . . 5 (𝜑 → (𝐾t ran 𝐹) ∈ Comp)
256cmpsub 21184 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ Top ∧ ran 𝐹 ⊆ ℝ) → ((𝐾t ran 𝐹) ∈ Comp ↔ ∀𝑢 ∈ 𝒫 𝐾(ran 𝐹 𝑢 → ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑢 ∩ Fin)ran 𝐹 𝑣)))
2618, 10, 25sylancr 694 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐾t ran 𝐹) ∈ Comp ↔ ∀𝑢 ∈ 𝒫 𝐾(ran 𝐹 𝑢 → ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑢 ∩ Fin)ran 𝐹 𝑣)))
2724, 26mpbid 222 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑢 ∈ 𝒫 𝐾(ran 𝐹 𝑢 → ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑢 ∩ Fin)ran 𝐹 𝑣))
28 unieq 4435 . . . . . . . 8 (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → 𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
2911unissi 4452 . . . . . . . . . 10 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ ran (,)
30 unirnioo 12258 . . . . . . . . . 10 ℝ = ran (,)
3129, 30sseqtr4i 3630 . . . . . . . . 9 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ ℝ
32 id 22 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ)
33 ltp1 10846 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 < (𝑥 + 1))
34 ressxr 10068 . . . . . . . . . . . . . 14 ℝ ⊆ ℝ*
35 peano2re 10194 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ)
3634, 35sseldi 3593 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ*)
37 elioomnf 12253 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 + 1) ∈ ℝ* → (𝑥 ∈ (-∞(,)(𝑥 + 1)) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (𝑥 + 1))))
3836, 37syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 ∈ (-∞(,)(𝑥 + 1)) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (𝑥 + 1))))
3932, 33, 38mpbir2and 956 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ (-∞(,)(𝑥 + 1)))
40 df-ov 6638 . . . . . . . . . . . 12 (-∞(,)(𝑥 + 1)) = ((,)‘⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩)
41 mnfxr 10081 . . . . . . . . . . . . . . . 16 -∞ ∈ ℝ*
4241elexi 3208 . . . . . . . . . . . . . . 15 -∞ ∈ V
4342snid 4199 . . . . . . . . . . . . . 14 -∞ ∈ {-∞}
44 opelxpi 5138 . . . . . . . . . . . . . 14 ((-∞ ∈ {-∞} ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ) → ⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩ ∈ ({-∞} × ℝ))
4543, 35, 44sylancr 694 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℝ → ⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩ ∈ ({-∞} × ℝ))
46 ioof 12256 . . . . . . . . . . . . . . 15 (,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ
47 ffun 6035 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → Fun (,))
4846, 47ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . 14 Fun (,)
49 snssi 4330 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (-∞ ∈ ℝ* → {-∞} ⊆ ℝ*)
5041, 49ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . 16 {-∞} ⊆ ℝ*
51 xpss12 5215 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (({-∞} ⊆ ℝ* ∧ ℝ ⊆ ℝ*) → ({-∞} × ℝ) ⊆ (ℝ* × ℝ*))
5250, 34, 51mp2an 707 . . . . . . . . . . . . . . 15 ({-∞} × ℝ) ⊆ (ℝ* × ℝ*)
5346fdmi 6039 . . . . . . . . . . . . . . 15 dom (,) = (ℝ* × ℝ*)
5452, 53sseqtr4i 3630 . . . . . . . . . . . . . 14 ({-∞} × ℝ) ⊆ dom (,)
55 funfvima2 6478 . . . . . . . . . . . . . 14 ((Fun (,) ∧ ({-∞} × ℝ) ⊆ dom (,)) → (⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩ ∈ ({-∞} × ℝ) → ((,)‘⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩) ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ))))
5648, 54, 55mp2an 707 . . . . . . . . . . . . 13 (⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩ ∈ ({-∞} × ℝ) → ((,)‘⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩) ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
5745, 56syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℝ → ((,)‘⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩) ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
5840, 57syl5eqel 2703 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℝ → (-∞(,)(𝑥 + 1)) ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
59 elunii 4432 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (-∞(,)(𝑥 + 1)) ∧ (-∞(,)(𝑥 + 1)) ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ))) → 𝑥 ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
6039, 58, 59syl2anc 692 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
6160ssriv 3599 . . . . . . . . 9 ℝ ⊆ ((,) “ ({-∞} × ℝ))
6231, 61eqssi 3611 . . . . . . . 8 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) = ℝ
6328, 62syl6eq 2670 . . . . . . 7 (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → 𝑢 = ℝ)
6463sseq2d 3625 . . . . . 6 (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → (ran 𝐹 𝑢 ↔ ran 𝐹 ⊆ ℝ))
65 pweq 4152 . . . . . . . 8 (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → 𝒫 𝑢 = 𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
6665ineq1d 3805 . . . . . . 7 (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → (𝒫 𝑢 ∩ Fin) = (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin))
6766rexeqdv 3140 . . . . . 6 (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → (∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑢 ∩ Fin)ran 𝐹 𝑣 ↔ ∃𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)ran 𝐹 𝑣))
6864, 67imbi12d 334 . . . . 5 (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → ((ran 𝐹 𝑢 → ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑢 ∩ Fin)ran 𝐹 𝑣) ↔ (ran 𝐹 ⊆ ℝ → ∃𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)ran 𝐹 𝑣)))
6968rspcv 3300 . . . 4 (((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∈ 𝒫 𝐾 → (∀𝑢 ∈ 𝒫 𝐾(ran 𝐹 𝑢 → ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑢 ∩ Fin)ran 𝐹 𝑣) → (ran 𝐹 ⊆ ℝ → ∃𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)ran 𝐹 𝑣)))
7021, 27, 69mpsyl 68 . . 3 (𝜑 → (ran 𝐹 ⊆ ℝ → ∃𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)ran 𝐹 𝑣))
7110, 70mpd 15 . 2 (𝜑 → ∃𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)ran 𝐹 𝑣)
72 simpr 477 . . . . . . 7 ((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) → 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin))
73 elin 3788 . . . . . . 7 (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ↔ (𝑣 ∈ 𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∧ 𝑣 ∈ Fin))
7472, 73sylib 208 . . . . . 6 ((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) → (𝑣 ∈ 𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∧ 𝑣 ∈ Fin))
7574adantrr 752 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) → (𝑣 ∈ 𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∧ 𝑣 ∈ Fin))
7675simprd 479 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) → 𝑣 ∈ Fin)
7774simpld 475 . . . . . . 7 ((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) → 𝑣 ∈ 𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
7877elpwid 4161 . . . . . 6 ((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) → 𝑣 ⊆ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
7950sseli 3591 . . . . . . . . . . . 12 (𝑢 ∈ {-∞} → 𝑢 ∈ ℝ*)
8079adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → 𝑢 ∈ ℝ*)
8134sseli 3591 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ ℝ → 𝑤 ∈ ℝ*)
8281adantl 482 . . . . . . . . . . 11 ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → 𝑤 ∈ ℝ*)
83 mnflt 11942 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 ∈ ℝ → -∞ < 𝑤)
84 xrltnle 10090 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((-∞ ∈ ℝ*𝑤 ∈ ℝ*) → (-∞ < 𝑤 ↔ ¬ 𝑤 ≤ -∞))
8541, 81, 84sylancr 694 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 ∈ ℝ → (-∞ < 𝑤 ↔ ¬ 𝑤 ≤ -∞))
8683, 85mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℝ → ¬ 𝑤 ≤ -∞)
8786adantl 482 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → ¬ 𝑤 ≤ -∞)
88 elsni 4185 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑢 ∈ {-∞} → 𝑢 = -∞)
8988adantr 481 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → 𝑢 = -∞)
9089breq2d 4656 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → (𝑤𝑢𝑤 ≤ -∞))
9187, 90mtbird 315 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → ¬ 𝑤𝑢)
92 ioo0 12185 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑢 ∈ ℝ*𝑤 ∈ ℝ*) → ((𝑢(,)𝑤) = ∅ ↔ 𝑤𝑢))
9379, 81, 92syl2an 494 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → ((𝑢(,)𝑤) = ∅ ↔ 𝑤𝑢))
9493necon3abid 2827 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → ((𝑢(,)𝑤) ≠ ∅ ↔ ¬ 𝑤𝑢))
9591, 94mpbird 247 . . . . . . . . . . 11 ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → (𝑢(,)𝑤) ≠ ∅)
96 df-ioo 12164 . . . . . . . . . . . 12 (,) = (𝑦 ∈ ℝ*, 𝑧 ∈ ℝ* ↦ {𝑣 ∈ ℝ* ∣ (𝑦 < 𝑣𝑣 < 𝑧)})
97 idd 24 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ*𝑤 ∈ ℝ*) → (𝑥 < 𝑤𝑥 < 𝑤))
98 xrltle 11967 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ*𝑤 ∈ ℝ*) → (𝑥 < 𝑤𝑥𝑤))
99 idd 24 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑢 ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ*) → (𝑢 < 𝑥𝑢 < 𝑥))
100 xrltle 11967 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑢 ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ*) → (𝑢 < 𝑥𝑢𝑥))
10196, 97, 98, 99, 100ixxub 12181 . . . . . . . . . . 11 ((𝑢 ∈ ℝ*𝑤 ∈ ℝ* ∧ (𝑢(,)𝑤) ≠ ∅) → sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ) = 𝑤)
10280, 82, 95, 101syl3anc 1324 . . . . . . . . . 10 ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ) = 𝑤)
103 simpr 477 . . . . . . . . . 10 ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → 𝑤 ∈ ℝ)
104102, 103eqeltrd 2699 . . . . . . . . 9 ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ) ∈ ℝ)
105104rgen2 2972 . . . . . . . 8 𝑢 ∈ {-∞}∀𝑤 ∈ ℝ sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ) ∈ ℝ
106 fveq2 6178 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = ⟨𝑢, 𝑤⟩ → ((,)‘𝑧) = ((,)‘⟨𝑢, 𝑤⟩))
107 df-ov 6638 . . . . . . . . . . . 12 (𝑢(,)𝑤) = ((,)‘⟨𝑢, 𝑤⟩)
108106, 107syl6eqr 2672 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = ⟨𝑢, 𝑤⟩ → ((,)‘𝑧) = (𝑢(,)𝑤))
109108supeq1d 8337 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = ⟨𝑢, 𝑤⟩ → sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) = sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ))
110109eleq1d 2684 . . . . . . . . 9 (𝑧 = ⟨𝑢, 𝑤⟩ → (sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) ∈ ℝ ↔ sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ) ∈ ℝ))
111110ralxp 5252 . . . . . . . 8 (∀𝑧 ∈ ({-∞} × ℝ)sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) ∈ ℝ ↔ ∀𝑢 ∈ {-∞}∀𝑤 ∈ ℝ sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ) ∈ ℝ)
112105, 111mpbir 221 . . . . . . 7 𝑧 ∈ ({-∞} × ℝ)sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) ∈ ℝ
113 ffn 6032 . . . . . . . . 9 ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → (,) Fn (ℝ* × ℝ*))
11446, 113ax-mp 5 . . . . . . . 8 (,) Fn (ℝ* × ℝ*)
115 supeq1 8336 . . . . . . . . . 10 (𝑤 = ((,)‘𝑧) → sup(𝑤, ℝ*, < ) = sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ))
116115eleq1d 2684 . . . . . . . . 9 (𝑤 = ((,)‘𝑧) → (sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ ↔ sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) ∈ ℝ))
117116ralima 6483 . . . . . . . 8 (((,) Fn (ℝ* × ℝ*) ∧ ({-∞} × ℝ) ⊆ (ℝ* × ℝ*)) → (∀𝑤 ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ))sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ ↔ ∀𝑧 ∈ ({-∞} × ℝ)sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) ∈ ℝ))
118114, 52, 117mp2an 707 . . . . . . 7 (∀𝑤 ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ))sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ ↔ ∀𝑧 ∈ ({-∞} × ℝ)sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) ∈ ℝ)
119112, 118mpbir 221 . . . . . 6 𝑤 ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ))sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ
120 ssralv 3658 . . . . . 6 (𝑣 ⊆ ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → (∀𝑤 ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ))sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ → ∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ))
12178, 119, 120mpisyl 21 . . . . 5 ((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) → ∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
122121adantrr 752 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) → ∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
123 fimaxre3 10955 . . . 4 ((𝑣 ∈ Fin ∧ ∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)
12476, 122, 123syl2anc 692 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)
125 simplrr 800 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ran 𝐹 𝑣)
126125sselda 3595 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ ran 𝐹) → 𝑧 𝑣)
127 eluni2 4431 . . . . . . . 8 (𝑧 𝑣 ↔ ∃𝑤𝑣 𝑧𝑤)
128 r19.29r 3069 . . . . . . . . . 10 ((∃𝑤𝑣 𝑧𝑤 ∧ ∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥) → ∃𝑤𝑣 (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥))
129 sspwuni 4602 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ 𝒫 ℝ ↔ ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ ℝ)
13031, 129mpbir 221 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ 𝒫 ℝ
131783ad2ant1 1080 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣) ∧ (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑣 ⊆ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
132 simp2r 1086 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣) ∧ (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑤𝑣)
133131, 132sseldd 3596 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣) ∧ (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑤 ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
134130, 133sseldi 3593 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣) ∧ (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑤 ∈ 𝒫 ℝ)
135134elpwid 4161 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣) ∧ (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑤 ⊆ ℝ)
136 simp3l 1087 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣) ∧ (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑧𝑤)
137135, 136sseldd 3596 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣) ∧ (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑧 ∈ ℝ)
138121r19.21bi 2929 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ 𝑤𝑣) → sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
139138adantrl 751 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣)) → sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
1401393adant3 1079 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣) ∧ (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
141 simp2l 1085 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣) ∧ (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑥 ∈ ℝ)
142135, 34syl6ss 3607 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣) ∧ (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑤 ⊆ ℝ*)
143 supxrub 12139 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑤 ⊆ ℝ*𝑧𝑤) → 𝑧 ≤ sup(𝑤, ℝ*, < ))
144142, 136, 143syl2anc 692 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣) ∧ (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑧 ≤ sup(𝑤, ℝ*, < ))
145 simp3r 1088 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣) ∧ (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)
146137, 140, 141, 144, 145letrd 10179 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣) ∧ (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑧𝑥)
1471463expia 1265 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣)) → ((𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥) → 𝑧𝑥))
148147anassrs 679 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑤𝑣) → ((𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥) → 𝑧𝑥))
149148rexlimdva 3027 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∃𝑤𝑣 (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥) → 𝑧𝑥))
150149adantlrr 756 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∃𝑤𝑣 (𝑧𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥) → 𝑧𝑥))
151128, 150syl5 34 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((∃𝑤𝑣 𝑧𝑤 ∧ ∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥) → 𝑧𝑥))
152151expdimp 453 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∃𝑤𝑣 𝑧𝑤) → (∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥𝑧𝑥))
153127, 152sylan2b 492 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 𝑣) → (∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥𝑧𝑥))
154126, 153syldan 487 . . . . . 6 ((((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ ran 𝐹) → (∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥𝑧𝑥))
155154ralrimdva 2966 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥 → ∀𝑧 ∈ ran 𝐹 𝑧𝑥))
156 ffn 6032 . . . . . . . 8 (𝐹:𝑋⟶ℝ → 𝐹 Fn 𝑋)
1578, 156syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝐹 Fn 𝑋)
158157ad2antrr 761 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝐹 Fn 𝑋)
159 breq1 4647 . . . . . . 7 (𝑧 = (𝐹𝑦) → (𝑧𝑥 ↔ (𝐹𝑦) ≤ 𝑥))
160159ralrn 6348 . . . . . 6 (𝐹 Fn 𝑋 → (∀𝑧 ∈ ran 𝐹 𝑧𝑥 ↔ ∀𝑦𝑋 (𝐹𝑦) ≤ 𝑥))
161158, 160syl 17 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑧 ∈ ran 𝐹 𝑧𝑥 ↔ ∀𝑦𝑋 (𝐹𝑦) ≤ 𝑥))
162155, 161sylibd 229 . . . 4 (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥 → ∀𝑦𝑋 (𝐹𝑦) ≤ 𝑥))
163162reximdva 3014 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) → (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝑋 (𝐹𝑦) ≤ 𝑥))
164124, 163mpd 15 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 𝑣)) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝑋 (𝐹𝑦) ≤ 𝑥)
16571, 164rexlimddv 3031 1 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝑋 (𝐹𝑦) ≤ 𝑥)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036   = wceq 1481  wcel 1988  wne 2791  wral 2909  wrex 2910  cin 3566  wss 3567  c0 3907  𝒫 cpw 4149  {csn 4168  cop 4174   cuni 4427   class class class wbr 4644   × cxp 5102  dom cdm 5104  ran crn 5105  cima 5107  Fun wfun 5870   Fn wfn 5871  wf 5872  cfv 5876  (class class class)co 6635  Fincfn 7940  supcsup 8331  cr 9920  1c1 9922   + caddc 9924  -∞cmnf 10057  *cxr 10058   < clt 10059  cle 10060  (,)cioo 12160  t crest 16062  topGenctg 16079  Topctop 20679  TopOnctopon 20696  TopBasesctb 20730   Cn ccn 21009  Compccmp 21170
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1720  ax-4 1735  ax-5 1837  ax-6 1886  ax-7 1933  ax-8 1990  ax-9 1997  ax-10 2017  ax-11 2032  ax-12 2045  ax-13 2244  ax-ext 2600  ax-rep 4762  ax-sep 4772  ax-nul 4780  ax-pow 4834  ax-pr 4897  ax-un 6934  ax-cnex 9977  ax-resscn 9978  ax-1cn 9979  ax-icn 9980  ax-addcl 9981  ax-addrcl 9982  ax-mulcl 9983  ax-mulrcl 9984  ax-mulcom 9985  ax-addass 9986  ax-mulass 9987  ax-distr 9988  ax-i2m1 9989  ax-1ne0 9990  ax-1rid 9991  ax-rnegex 9992  ax-rrecex 9993  ax-cnre 9994  ax-pre-lttri 9995  ax-pre-lttrn 9996  ax-pre-ltadd 9997  ax-pre-mulgt0 9998  ax-pre-sup 9999
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1484  df-ex 1703  df-nf 1708  df-sb 1879  df-eu 2472  df-mo 2473  df-clab 2607  df-cleq 2613  df-clel 2616  df-nfc 2751  df-ne 2792  df-nel 2895  df-ral 2914  df-rex 2915  df-reu 2916  df-rmo 2917  df-rab 2918  df-v 3197  df-sbc 3430  df-csb 3527  df-dif 3570  df-un 3572  df-in 3574  df-ss 3581  df-pss 3583  df-nul 3908  df-if 4078  df-pw 4151  df-sn 4169  df-pr 4171  df-tp 4173  df-op 4175  df-uni 4428  df-int 4467  df-iun 4513  df-br 4645  df-opab 4704  df-mpt 4721  df-tr 4744  df-id 5014  df-eprel 5019  df-po 5025  df-so 5026  df-fr 5063  df-we 5065  df-xp 5110  df-rel 5111  df-cnv 5112  df-co 5113  df-dm 5114  df-rn 5115  df-res 5116  df-ima 5117  df-pred 5668  df-ord 5714  df-on 5715  df-lim 5716  df-suc 5717  df-iota 5839  df-fun 5878  df-fn 5879  df-f 5880  df-f1 5881  df-fo 5882  df-f1o 5883  df-fv 5884  df-riota 6596  df-ov 6638  df-oprab 6639  df-mpt2 6640  df-om 7051  df-1st 7153  df-2nd 7154  df-wrecs 7392  df-recs 7453  df-rdg 7491  df-1o 7545  df-oadd 7549  df-er 7727  df-map 7844  df-en 7941  df-dom 7942  df-sdom 7943  df-fin 7944  df-fi 8302  df-sup 8333  df-inf 8334  df-pnf 10061  df-mnf 10062  df-xr 10063  df-ltxr 10064  df-le 10065  df-sub 10253  df-neg 10254  df-div 10670  df-nn 11006  df-n0 11278  df-z 11363  df-uz 11673  df-q 11774  df-ioo 12164  df-rest 16064  df-topgen 16085  df-top 20680  df-topon 20697  df-bases 20731  df-cn 21012  df-cmp 21171
This theorem is referenced by:  evth  22739
  Copyright terms: Public domain W3C validator