MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  flval3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem flval3 12556
Description: An alternate way to define the floor (greatest integer) function, as the supremum of all integers less than or equal to its argument. (Contributed by NM, 15-Nov-2004.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 6-Sep-2014.)
Assertion
Ref Expression
flval3 (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) = sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}, ℝ, < ))
Distinct variable group:   𝑥,𝐴

Proof of Theorem flval3
Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ssrab2 3666 . . . . 5 {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} ⊆ ℤ
2 zssre 11328 . . . . 5 ℤ ⊆ ℝ
31, 2sstri 3592 . . . 4 {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} ⊆ ℝ
43a1i 11 . . 3 (𝐴 ∈ ℝ → {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} ⊆ ℝ)
5 flcl 12536 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ∈ ℤ)
6 flle 12540 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ≤ 𝐴)
7 breq1 4616 . . . . . 6 (𝑥 = (⌊‘𝐴) → (𝑥𝐴 ↔ (⌊‘𝐴) ≤ 𝐴))
87elrab 3346 . . . . 5 ((⌊‘𝐴) ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} ↔ ((⌊‘𝐴) ∈ ℤ ∧ (⌊‘𝐴) ≤ 𝐴))
95, 6, 8sylanbrc 697 . . . 4 (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴})
10 ne0i 3897 . . . 4 ((⌊‘𝐴) ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} → {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} ≠ ∅)
119, 10syl 17 . . 3 (𝐴 ∈ ℝ → {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} ≠ ∅)
12 reflcl 12537 . . . 4 (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ∈ ℝ)
13 breq1 4616 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑧 → (𝑥𝐴𝑧𝐴))
1413elrab 3346 . . . . . 6 (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} ↔ (𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑧𝐴))
15 flge 12546 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) → (𝑧𝐴𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
1615biimpd 219 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) → (𝑧𝐴𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
1716expimpd 628 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℝ → ((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑧𝐴) → 𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
1814, 17syl5bi 232 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℝ → (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} → 𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
1918ralrimiv 2959 . . . 4 (𝐴 ∈ ℝ → ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}𝑧 ≤ (⌊‘𝐴))
20 breq2 4617 . . . . . 6 (𝑦 = (⌊‘𝐴) → (𝑧𝑦𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
2120ralbidv 2980 . . . . 5 (𝑦 = (⌊‘𝐴) → (∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}𝑧𝑦 ↔ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
2221rspcev 3295 . . . 4 (((⌊‘𝐴) ∈ ℝ ∧ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}𝑧𝑦)
2312, 19, 22syl2anc 692 . . 3 (𝐴 ∈ ℝ → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}𝑧𝑦)
24 suprub 10928 . . 3 ((({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} ⊆ ℝ ∧ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}𝑧𝑦) ∧ (⌊‘𝐴) ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}) → (⌊‘𝐴) ≤ sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}, ℝ, < ))
254, 11, 23, 9, 24syl31anc 1326 . 2 (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ≤ sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}, ℝ, < ))
26 suprleub 10933 . . . 4 ((({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} ⊆ ℝ ∧ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}𝑧𝑦) ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℝ) → (sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}, ℝ, < ) ≤ (⌊‘𝐴) ↔ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
274, 11, 23, 12, 26syl31anc 1326 . . 3 (𝐴 ∈ ℝ → (sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}, ℝ, < ) ≤ (⌊‘𝐴) ↔ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
2819, 27mpbird 247 . 2 (𝐴 ∈ ℝ → sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}, ℝ, < ) ≤ (⌊‘𝐴))
29 suprcl 10927 . . . 4 (({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} ⊆ ℝ ∧ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴} ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}𝑧𝑦) → sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
304, 11, 23, 29syl3anc 1323 . . 3 (𝐴 ∈ ℝ → sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
3112, 30letri3d 10123 . 2 (𝐴 ∈ ℝ → ((⌊‘𝐴) = sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}, ℝ, < ) ↔ ((⌊‘𝐴) ≤ sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}, ℝ, < ) ∧ sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}, ℝ, < ) ≤ (⌊‘𝐴))))
3225, 28, 31mpbir2and 956 1 (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) = sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥𝐴}, ℝ, < ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  wral 2907  wrex 2908  {crab 2911  wss 3555  c0 3891   class class class wbr 4613  cfv 5847  supcsup 8290  cr 9879   < clt 10018  cle 10019  cz 11321  cfl 12531
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-sep 4741  ax-nul 4749  ax-pow 4803  ax-pr 4867  ax-un 6902  ax-cnex 9936  ax-resscn 9937  ax-1cn 9938  ax-icn 9939  ax-addcl 9940  ax-addrcl 9941  ax-mulcl 9942  ax-mulrcl 9943  ax-mulcom 9944  ax-addass 9945  ax-mulass 9946  ax-distr 9947  ax-i2m1 9948  ax-1ne0 9949  ax-1rid 9950  ax-rnegex 9951  ax-rrecex 9952  ax-cnre 9953  ax-pre-lttri 9954  ax-pre-lttrn 9955  ax-pre-ltadd 9956  ax-pre-mulgt0 9957  ax-pre-sup 9958
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3418  df-csb 3515  df-dif 3558  df-un 3560  df-in 3562  df-ss 3569  df-pss 3571  df-nul 3892  df-if 4059  df-pw 4132  df-sn 4149  df-pr 4151  df-tp 4153  df-op 4155  df-uni 4403  df-iun 4487  df-br 4614  df-opab 4674  df-mpt 4675  df-tr 4713  df-eprel 4985  df-id 4989  df-po 4995  df-so 4996  df-fr 5033  df-we 5035  df-xp 5080  df-rel 5081  df-cnv 5082  df-co 5083  df-dm 5084  df-rn 5085  df-res 5086  df-ima 5087  df-pred 5639  df-ord 5685  df-on 5686  df-lim 5687  df-suc 5688  df-iota 5810  df-fun 5849  df-fn 5850  df-f 5851  df-f1 5852  df-fo 5853  df-f1o 5854  df-fv 5855  df-riota 6565  df-ov 6607  df-oprab 6608  df-mpt2 6609  df-om 7013  df-wrecs 7352  df-recs 7413  df-rdg 7451  df-er 7687  df-en 7900  df-dom 7901  df-sdom 7902  df-sup 8292  df-inf 8293  df-pnf 10020  df-mnf 10021  df-xr 10022  df-ltxr 10023  df-le 10024  df-sub 10212  df-neg 10213  df-nn 10965  df-n0 11237  df-z 11322  df-uz 11632  df-fl 12533
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator