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

Theorem lbzbi 11723
Description: If a set of reals is bounded below, it is bounded below by an integer. (Contributed by Paul Chapman, 21-Mar-2011.)
Assertion
Ref Expression
lbzbi (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
Distinct variable group:   𝑥,𝐴,𝑦

Proof of Theorem lbzbi
Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfv 1840 . . 3 𝑥 𝐴 ⊆ ℝ
2 nfre1 2999 . . 3 𝑥𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦
3 btwnz 11426 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℝ → (∃𝑧 ∈ ℤ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∃𝑧 ∈ ℤ 𝑥 < 𝑧))
43simpld 475 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℝ → ∃𝑧 ∈ ℤ 𝑧 < 𝑥)
5 ssel2 3579 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑦𝐴) → 𝑦 ∈ ℝ)
6 zre 11328 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 (𝑧 ∈ ℤ → 𝑧 ∈ ℝ)
7 ltleletr 10077 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((𝑧 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑧 < 𝑥𝑥𝑦) → 𝑧𝑦))
86, 7syl3an1 1356 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑧 < 𝑥𝑥𝑦) → 𝑧𝑦))
98expd 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑧 < 𝑥 → (𝑥𝑦𝑧𝑦)))
1093expia 1264 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑦 ∈ ℝ → (𝑧 < 𝑥 → (𝑥𝑦𝑧𝑦))))
115, 10syl5 34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑦𝐴) → (𝑧 < 𝑥 → (𝑥𝑦𝑧𝑦))))
1211expdimp 453 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (𝑦𝐴 → (𝑧 < 𝑥 → (𝑥𝑦𝑧𝑦))))
1312com23 86 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (𝑧 < 𝑥 → (𝑦𝐴 → (𝑥𝑦𝑧𝑦))))
1413imp 445 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ 𝑧 < 𝑥) → (𝑦𝐴 → (𝑥𝑦𝑧𝑦)))
1514ralrimiv 2959 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ 𝑧 < 𝑥) → ∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦𝑧𝑦))
16 ralim 2943 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦𝑧𝑦) → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦))
1715, 16syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ 𝑧 < 𝑥) → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦))
1817ex 450 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (𝑧 < 𝑥 → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
1918anasss 678 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑧 ∈ ℤ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ)) → (𝑧 < 𝑥 → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
2019expcom 451 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (𝑧 ∈ ℤ → (𝑧 < 𝑥 → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦))))
2120com23 86 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (𝑧 < 𝑥 → (𝑧 ∈ ℤ → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦))))
2221imp 445 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ 𝑧 < 𝑥) → (𝑧 ∈ ℤ → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
2322imdistand 727 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ 𝑧 < 𝑥) → ((𝑧 ∈ ℤ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → (𝑧 ∈ ℤ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
24 breq1 4618 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑧 → (𝑥𝑦𝑧𝑦))
2524ralbidv 2980 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑧 → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 ↔ ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦))
2625rspcev 3295 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑧 ∈ ℤ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)
2723, 26syl6 35 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ 𝑧 < 𝑥) → ((𝑧 ∈ ℤ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
2827ex 450 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (𝑧 < 𝑥 → ((𝑧 ∈ ℤ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
2928com23 86 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((𝑧 ∈ ℤ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → (𝑧 < 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
3029ancomsd 470 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((∀𝑦𝐴 𝑥𝑦𝑧 ∈ ℤ) → (𝑧 < 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
3130expdimp 453 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → (𝑧 ∈ ℤ → (𝑧 < 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
3231rexlimdv 3023 . . . . . . . 8 (((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → (∃𝑧 ∈ ℤ 𝑧 < 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
3332anasss 678 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)) → (∃𝑧 ∈ ℤ 𝑧 < 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
3433expcom 451 . . . . . 6 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → (𝑥 ∈ ℝ → (∃𝑧 ∈ ℤ 𝑧 < 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
354, 34mpdi 45 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → (𝑥 ∈ ℝ → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
3635ex 450 . . . 4 (𝐴 ⊆ ℝ → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → (𝑥 ∈ ℝ → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
3736com23 86 . . 3 (𝐴 ⊆ ℝ → (𝑥 ∈ ℝ → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
381, 2, 37rexlimd 3019 . 2 (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
39 zssre 11331 . . 3 ℤ ⊆ ℝ
40 ssrexv 3648 . . 3 (ℤ ⊆ ℝ → (∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
4139, 40ax-mp 5 . 2 (∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)
4238, 41impbid1 215 1 (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036  wcel 1987  wral 2907  wrex 2908  wss 3556   class class class wbr 4615  cr 9882   < clt 10021  cle 10022  cz 11324
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 4743  ax-nul 4751  ax-pow 4805  ax-pr 4869  ax-un 6905  ax-resscn 9940  ax-1cn 9941  ax-icn 9942  ax-addcl 9943  ax-addrcl 9944  ax-mulcl 9945  ax-mulrcl 9946  ax-mulcom 9947  ax-addass 9948  ax-mulass 9949  ax-distr 9950  ax-i2m1 9951  ax-1ne0 9952  ax-1rid 9953  ax-rnegex 9954  ax-rrecex 9955  ax-cnre 9956  ax-pre-lttri 9957  ax-pre-lttrn 9958  ax-pre-ltadd 9959  ax-pre-mulgt0 9960  ax-pre-sup 9961
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-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3419  df-csb 3516  df-dif 3559  df-un 3561  df-in 3563  df-ss 3570  df-pss 3572  df-nul 3894  df-if 4061  df-pw 4134  df-sn 4151  df-pr 4153  df-tp 4155  df-op 4157  df-uni 4405  df-iun 4489  df-br 4616  df-opab 4676  df-mpt 4677  df-tr 4715  df-eprel 4987  df-id 4991  df-po 4997  df-so 4998  df-fr 5035  df-we 5037  df-xp 5082  df-rel 5083  df-cnv 5084  df-co 5085  df-dm 5086  df-rn 5087  df-res 5088  df-ima 5089  df-pred 5641  df-ord 5687  df-on 5688  df-lim 5689  df-suc 5690  df-iota 5812  df-fun 5851  df-fn 5852  df-f 5853  df-f1 5854  df-fo 5855  df-f1o 5856  df-fv 5857  df-riota 6568  df-ov 6610  df-oprab 6611  df-mpt2 6612  df-om 7016  df-wrecs 7355  df-recs 7416  df-rdg 7454  df-er 7690  df-en 7903  df-dom 7904  df-sdom 7905  df-pnf 10023  df-mnf 10024  df-xr 10025  df-ltxr 10026  df-le 10027  df-sub 10215  df-neg 10216  df-nn 10968  df-z 11325
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator