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Theorem dedekindeulemloc 13391
Description: Lemma for dedekindeu 13395. The set L is located. (Contributed by Jim Kingdon, 31-Jan-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
dedekindeu.lss  |-  ( ph  ->  L  C_  RR )
dedekindeu.uss  |-  ( ph  ->  U  C_  RR )
dedekindeu.lm  |-  ( ph  ->  E. q  e.  RR  q  e.  L )
dedekindeu.um  |-  ( ph  ->  E. r  e.  RR  r  e.  U )
dedekindeu.lr  |-  ( ph  ->  A. q  e.  RR  ( q  e.  L  <->  E. r  e.  L  q  <  r ) )
dedekindeu.ur  |-  ( ph  ->  A. r  e.  RR  ( r  e.  U  <->  E. q  e.  U  q  <  r ) )
dedekindeu.disj  |-  ( ph  ->  ( L  i^i  U
)  =  (/) )
dedekindeu.loc  |-  ( ph  ->  A. q  e.  RR  A. r  e.  RR  (
q  <  r  ->  ( q  e.  L  \/  r  e.  U )
) )
Assertion
Ref Expression
dedekindeulemloc  |-  ( ph  ->  A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  ->  ( E. z  e.  L  x  <  z  \/  A. z  e.  L  z  <  y ) ) )
Distinct variable groups:    L, q, r, z    U, q, r, z    ph, q, x, y, z   
x, r, y
Allowed substitution hints:    ph( r)    U( x, y)    L( x, y)

Proof of Theorem dedekindeulemloc
StepHypRef Expression
1 breq2 3993 . . . . 5  |-  ( r  =  y  ->  (
x  <  r  <->  x  <  y ) )
2 eleq1w 2231 . . . . . 6  |-  ( r  =  y  ->  (
r  e.  U  <->  y  e.  U ) )
32orbi2d 785 . . . . 5  |-  ( r  =  y  ->  (
( x  e.  L  \/  r  e.  U
)  <->  ( x  e.  L  \/  y  e.  U ) ) )
41, 3imbi12d 233 . . . 4  |-  ( r  =  y  ->  (
( x  <  r  ->  ( x  e.  L  \/  r  e.  U
) )  <->  ( x  <  y  ->  ( x  e.  L  \/  y  e.  U ) ) ) )
5 breq1 3992 . . . . . . 7  |-  ( q  =  x  ->  (
q  <  r  <->  x  <  r ) )
6 eleq1w 2231 . . . . . . . 8  |-  ( q  =  x  ->  (
q  e.  L  <->  x  e.  L ) )
76orbi1d 786 . . . . . . 7  |-  ( q  =  x  ->  (
( q  e.  L  \/  r  e.  U
)  <->  ( x  e.  L  \/  r  e.  U ) ) )
85, 7imbi12d 233 . . . . . 6  |-  ( q  =  x  ->  (
( q  <  r  ->  ( q  e.  L  \/  r  e.  U
) )  <->  ( x  <  r  ->  ( x  e.  L  \/  r  e.  U ) ) ) )
98ralbidv 2470 . . . . 5  |-  ( q  =  x  ->  ( A. r  e.  RR  ( q  <  r  ->  ( q  e.  L  \/  r  e.  U
) )  <->  A. r  e.  RR  ( x  < 
r  ->  ( x  e.  L  \/  r  e.  U ) ) ) )
10 dedekindeu.loc . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A. q  e.  RR  A. r  e.  RR  (
q  <  r  ->  ( q  e.  L  \/  r  e.  U )
) )
1110adantr 274 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  A. q  e.  RR  A. r  e.  RR  (
q  <  r  ->  ( q  e.  L  \/  r  e.  U )
) )
12 simprl 526 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  x  e.  RR )
139, 11, 12rspcdva 2839 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  ->  A. r  e.  RR  ( x  <  r  -> 
( x  e.  L  \/  r  e.  U
) ) )
14 simprr 527 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  -> 
y  e.  RR )
154, 13, 14rspcdva 2839 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  -> 
( x  <  y  ->  ( x  e.  L  \/  y  e.  U
) ) )
16 simpr 109 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  x  e.  L )  ->  x  e.  L )
175rexbidv 2471 . . . . . . . . 9  |-  ( q  =  x  ->  ( E. r  e.  L  q  <  r  <->  E. r  e.  L  x  <  r ) )
186, 17bibi12d 234 . . . . . . . 8  |-  ( q  =  x  ->  (
( q  e.  L  <->  E. r  e.  L  q  <  r )  <->  ( x  e.  L  <->  E. r  e.  L  x  <  r ) ) )
19 dedekindeu.lr . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  A. q  e.  RR  ( q  e.  L  <->  E. r  e.  L  q  <  r ) )
2019ad2antrr 485 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  x  e.  L )  ->  A. q  e.  RR  ( q  e.  L  <->  E. r  e.  L  q  <  r ) )
2112adantr 274 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  x  e.  L )  ->  x  e.  RR )
2218, 20, 21rspcdva 2839 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  x  e.  L )  ->  (
x  e.  L  <->  E. r  e.  L  x  <  r ) )
2316, 22mpbid 146 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  x  e.  L )  ->  E. r  e.  L  x  <  r )
24 breq2 3993 . . . . . . 7  |-  ( r  =  z  ->  (
x  <  r  <->  x  <  z ) )
2524cbvrexv 2697 . . . . . 6  |-  ( E. r  e.  L  x  <  r  <->  E. z  e.  L  x  <  z )
2623, 25sylib 121 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  x  e.  L )  ->  E. z  e.  L  x  <  z )
2726ex 114 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  -> 
( x  e.  L  ->  E. z  e.  L  x  <  z ) )
28 dedekindeu.lss . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  L  C_  RR )
2928ad2antrr 485 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  y  e.  U )  ->  L  C_  RR )
30 dedekindeu.uss . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  U  C_  RR )
3130ad2antrr 485 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  y  e.  U )  ->  U  C_  RR )
32 dedekindeu.lm . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  E. q  e.  RR  q  e.  L )
3332ad2antrr 485 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  y  e.  U )  ->  E. q  e.  RR  q  e.  L
)
34 dedekindeu.um . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  E. r  e.  RR  r  e.  U )
3534ad2antrr 485 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  y  e.  U )  ->  E. r  e.  RR  r  e.  U
)
3619ad2antrr 485 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  y  e.  U )  ->  A. q  e.  RR  ( q  e.  L  <->  E. r  e.  L  q  <  r ) )
37 dedekindeu.ur . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A. r  e.  RR  ( r  e.  U  <->  E. q  e.  U  q  <  r ) )
3837ad2antrr 485 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  y  e.  U )  ->  A. r  e.  RR  ( r  e.  U  <->  E. q  e.  U  q  <  r ) )
39 dedekindeu.disj . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( L  i^i  U
)  =  (/) )
4039ad2antrr 485 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  y  e.  U )  ->  ( L  i^i  U )  =  (/) )
4110ad2antrr 485 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  y  e.  U )  ->  A. q  e.  RR  A. r  e.  RR  ( q  < 
r  ->  ( q  e.  L  \/  r  e.  U ) ) )
42 simpr 109 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  y  e.  U )  ->  y  e.  U )
4329, 31, 33, 35, 36, 38, 40, 41, 42dedekindeulemuub 13389 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  (
x  e.  RR  /\  y  e.  RR )
)  /\  y  e.  U )  ->  A. z  e.  L  z  <  y )
4443ex 114 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  -> 
( y  e.  U  ->  A. z  e.  L  z  <  y ) )
4527, 44orim12d 781 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  -> 
( ( x  e.  L  \/  y  e.  U )  ->  ( E. z  e.  L  x  <  z  \/  A. z  e.  L  z  <  y ) ) )
4615, 45syld 45 . 2  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  -> 
( x  <  y  ->  ( E. z  e.  L  x  <  z  \/  A. z  e.  L  z  <  y ) ) )
4746ralrimivva 2552 1  |-  ( ph  ->  A. x  e.  RR  A. y  e.  RR  (
x  <  y  ->  ( E. z  e.  L  x  <  z  \/  A. z  e.  L  z  <  y ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 103    <-> wb 104    \/ wo 703    = wceq 1348    e. wcel 2141   A.wral 2448   E.wrex 2449    i^i cin 3120    C_ wss 3121   (/)c0 3414   class class class wbr 3989   RRcr 7773    < clt 7954
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 609  ax-in2 610  ax-io 704  ax-5 1440  ax-7 1441  ax-gen 1442  ax-ie1 1486  ax-ie2 1487  ax-8 1497  ax-10 1498  ax-11 1499  ax-i12 1500  ax-bndl 1502  ax-4 1503  ax-17 1519  ax-i9 1523  ax-ial 1527  ax-i5r 1528  ax-13 2143  ax-14 2144  ax-ext 2152  ax-sep 4107  ax-pow 4160  ax-pr 4194  ax-un 4418  ax-setind 4521  ax-cnex 7865  ax-resscn 7866  ax-pre-ltwlin 7887
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3an 975  df-tru 1351  df-fal 1354  df-nf 1454  df-sb 1756  df-eu 2022  df-mo 2023  df-clab 2157  df-cleq 2163  df-clel 2166  df-nfc 2301  df-ne 2341  df-nel 2436  df-ral 2453  df-rex 2454  df-rab 2457  df-v 2732  df-dif 3123  df-un 3125  df-in 3127  df-ss 3134  df-nul 3415  df-pw 3568  df-sn 3589  df-pr 3590  df-op 3592  df-uni 3797  df-br 3990  df-opab 4051  df-xp 4617  df-cnv 4619  df-pnf 7956  df-mnf 7957  df-xr 7958  df-ltxr 7959  df-le 7960
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