Theorem maxleast 10985

Description: The maximum of two reals is a least upper bound. Lemma 3.11 of [Geuvers], p. 10. (Contributed by Jim Kingdon, 22-Dec-2021.)

Assertion

Ref	Expression
maxleast	|- ( ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) /\ ( A <_ C /\ B <_ C ) ) -> sup ( { A , B } , RR , < ) <_ C )

Proof of Theorem maxleast

Dummy variables f g x y z are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ioran 741	. . . 4 |- ( -. ( C < A \/ C < B ) <-> ( -. C < A /\ -. C < B ) )
2		simp3 983	. . . . . . 7 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> C e. RR )
3		lttri3 7844	. . . . . . . . 9 |- ( ( f e. RR /\ g e. RR ) -> ( f = g <-> ( -. f < g /\ -. g < f ) ) )
4	3	adantl 275	. . . . . . . 8 |- ( ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) /\ ( f e. RR /\ g e. RR ) ) -> ( f = g <-> ( -. f < g /\ -. g < f ) ) )
5		maxabslemval 10980	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR ) -> ( ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) e. RR /\ A. y e. { A , B } -. ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) < y /\ A. y e. RR ( y < ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> E. z e. { A , B } y < z ) ) )
6		3anass 966	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) e. RR /\ A. y e. { A , B } -. ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) < y /\ A. y e. RR ( y < ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> E. z e. { A , B } y < z ) ) <-> ( ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) e. RR /\ ( A. y e. { A , B } -. ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) < y /\ A. y e. RR ( y < ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> E. z e. { A , B } y < z ) ) ) )
7	5, 6	sylib 121	. . . . . . . . . 10 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR ) -> ( ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) e. RR /\ ( A. y e. { A , B } -. ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) < y /\ A. y e. RR ( y < ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> E. z e. { A , B } y < z ) ) ) )
8		breq1 3932	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( x = ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> ( x < y <-> ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) < y ) )
9	8	notbid 656	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x = ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> ( -. x < y <-> -. ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) < y ) )
10	9	ralbidv 2437	. . . . . . . . . . . 12 |- ( x = ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> ( A. y e. { A , B } -. x < y <-> A. y e. { A , B } -. ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) < y ) )
11		breq2 3933	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( x = ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> ( y < x <-> y < ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) ) )
12	11	imbi1d 230	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x = ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> ( ( y < x -> E. z e. { A , B } y < z ) <-> ( y < ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> E. z e. { A , B } y < z ) ) )
13	12	ralbidv 2437	. . . . . . . . . . . 12 |- ( x = ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> ( A. y e. RR ( y < x -> E. z e. { A , B } y < z ) <-> A. y e. RR ( y < ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> E. z e. { A , B } y < z ) ) )
14	10, 13	anbi12d 464	. . . . . . . . . . 11 |- ( x = ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> ( ( A. y e. { A , B } -. x < y /\ A. y e. RR ( y < x -> E. z e. { A , B } y < z ) ) <-> ( A. y e. { A , B } -. ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) < y /\ A. y e. RR ( y < ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> E. z e. { A , B } y < z ) ) ) )
15	14	rspcev 2789	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) e. RR /\ ( A. y e. { A , B } -. ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) < y /\ A. y e. RR ( y < ( ( ( A + B ) + ( abs ` ( A - B ) ) ) / 2 ) -> E. z e. { A , B } y < z ) ) ) -> E. x e. RR ( A. y e. { A , B } -. x < y /\ A. y e. RR ( y < x -> E. z e. { A , B } y < z ) ) )
16	7, 15	syl 14	. . . . . . . . 9 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR ) -> E. x e. RR ( A. y e. { A , B } -. x < y /\ A. y e. RR ( y < x -> E. z e. { A , B } y < z ) ) )
17	16	3adant3 1001	. . . . . . . 8 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> E. x e. RR ( A. y e. { A , B } -. x < y /\ A. y e. RR ( y < x -> E. z e. { A , B } y < z ) ) )
18	4, 17	suplubti 6887	. . . . . . 7 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> ( ( C e. RR /\ C < sup ( { A , B } , RR , < ) ) -> E. z e. { A , B } C < z ) )
19	2, 18	mpand 425	. . . . . 6 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> ( C < sup ( { A , B } , RR , < ) -> E. z e. { A , B } C < z ) )
20		elpri 3550	. . . . . . . . 9 |- ( z e. { A , B } -> ( z = A \/ z = B ) )
21	20	adantr 274	. . . . . . . 8 |- ( ( z e. { A , B } /\ C < z ) -> ( z = A \/ z = B ) )
22		breq2 3933	. . . . . . . . . . 11 |- ( z = A -> ( C < z <-> C < A ) )
23	22	biimpcd 158	. . . . . . . . . 10 |- ( C < z -> ( z = A -> C < A ) )
24	23	adantl 275	. . . . . . . . 9 |- ( ( z e. { A , B } /\ C < z ) -> ( z = A -> C < A ) )
25		breq2 3933	. . . . . . . . . . 11 |- ( z = B -> ( C < z <-> C < B ) )
26	25	biimpcd 158	. . . . . . . . . 10 |- ( C < z -> ( z = B -> C < B ) )
27	26	adantl 275	. . . . . . . . 9 |- ( ( z e. { A , B } /\ C < z ) -> ( z = B -> C < B ) )
28	24, 27	orim12d 775	. . . . . . . 8 |- ( ( z e. { A , B } /\ C < z ) -> ( ( z = A \/ z = B ) -> ( C < A \/ C < B ) ) )
29	21, 28	mpd 13	. . . . . . 7 |- ( ( z e. { A , B } /\ C < z ) -> ( C < A \/ C < B ) )
30	29	rexlimiva 2544	. . . . . 6 |- ( E. z e. { A , B } C < z -> ( C < A \/ C < B ) )
31	19, 30	syl6 33	. . . . 5 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> ( C < sup ( { A , B } , RR , < ) -> ( C < A \/ C < B ) ) )
32	31	con3d 620	. . . 4 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> ( -. ( C < A \/ C < B ) -> -. C < sup ( { A , B } , RR , < ) ) )
33	1, 32	syl5bir 152	. . 3 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> ( ( -. C < A /\ -. C < B ) -> -. C < sup ( { A , B } , RR , < ) ) )
34		simp1 981	. . . . 5 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> A e. RR )
35	34, 2	lenltd 7880	. . . 4 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> ( A <_ C <-> -. C < A ) )
36		simp2 982	. . . . 5 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> B e. RR )
37	36, 2	lenltd 7880	. . . 4 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> ( B <_ C <-> -. C < B ) )
38	35, 37	anbi12d 464	. . 3 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> ( ( A <_ C /\ B <_ C ) <-> ( -. C < A /\ -. C < B ) ) )
39	4, 17	supclti 6885	. . . 4 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> sup ( { A , B } , RR , < ) e. RR )
40	39, 2	lenltd 7880	. . 3 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> ( sup ( { A , B } , RR , < ) <_ C <-> -. C < sup ( { A , B } , RR , < ) ) )
41	33, 38, 40	3imtr4d 202	. 2 |- ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) -> ( ( A <_ C /\ B <_ C ) -> sup ( { A , B } , RR , < ) <_ C ) )
42	41	imp 123	1 |- ( ( ( A e. RR /\ B e. RR /\ C e. RR ) /\ ( A <_ C /\ B <_ C ) ) -> sup ( { A , B } , RR , < ) <_ C )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 103   <-> wb 104   \/ wo 697   /\ w3a 962   = wceq 1331   e. wcel 1480   A.wral 2416   E.wrex 2417   {cpr 3528   class class class wbr 3929   ` cfv 5123  (class class class)co 5774   supcsup 6869   RRcr 7619   + caddc 7623   < clt 7800   <_ cle 7801   - cmin 7933   / cdiv 8432   2c2 8771   abscabs 10769

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 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2121  ax-coll 4043  ax-sep 4046  ax-nul 4054  ax-pow 4098  ax-pr 4131  ax-un 4355  ax-setind 4452  ax-iinf 4502  ax-cnex 7711  ax-resscn 7712  ax-1cn 7713  ax-1re 7714  ax-icn 7715  ax-addcl 7716  ax-addrcl 7717  ax-mulcl 7718  ax-mulrcl 7719  ax-addcom 7720  ax-mulcom 7721  ax-addass 7722  ax-mulass 7723  ax-distr 7724  ax-i2m1 7725  ax-0lt1 7726  ax-1rid 7727  ax-0id 7728  ax-rnegex 7729  ax-precex 7730  ax-cnre 7731  ax-pre-ltirr 7732  ax-pre-ltwlin 7733  ax-pre-lttrn 7734  ax-pre-apti 7735  ax-pre-ltadd 7736  ax-pre-mulgt0 7737  ax-pre-mulext 7738  ax-arch 7739  ax-caucvg 7740

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 820  df-3or 963  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2002  df-mo 2003  df-clab 2126  df-cleq 2132  df-clel 2135  df-nfc 2270  df-ne 2309  df-nel 2404  df-ral 2421  df-rex 2422  df-reu 2423  df-rmo 2424  df-rab 2425  df-v 2688  df-sbc 2910  df-csb 3004  df-dif 3073  df-un 3075  df-in 3077  df-ss 3084  df-nul 3364  df-if 3475  df-pw 3512  df-sn 3533  df-pr 3534  df-op 3536  df-uni 3737  df-int 3772  df-iun 3815  df-br 3930  df-opab 3990  df-mpt 3991  df-tr 4027  df-id 4215  df-po 4218  df-iso 4219  df-iord 4288  df-on 4290  df-ilim 4291  df-suc 4293  df-iom 4505  df-xp 4545  df-rel 4546  df-cnv 4547  df-co 4548  df-dm 4549  df-rn 4550  df-res 4551  df-ima 4552  df-iota 5088  df-fun 5125  df-fn 5126  df-f 5127  df-f1 5128  df-fo 5129  df-f1o 5130  df-fv 5131  df-riota 5730  df-ov 5777  df-oprab 5778  df-mpo 5779  df-1st 6038  df-2nd 6039  df-recs 6202  df-frec 6288  df-sup 6871  df-pnf 7802  df-mnf 7803  df-xr 7804  df-ltxr 7805  df-le 7806  df-sub 7935  df-neg 7936  df-reap 8337  df-ap 8344  df-div 8433  df-inn 8721  df-2 8779  df-3 8780  df-4 8781  df-n0 8978  df-z 9055  df-uz 9327  df-rp 9442  df-seqfrec 10219  df-exp 10293  df-cj 10614  df-re 10615  df-im 10616  df-rsqrt 10770  df-abs 10771

This theorem is referenced by:  maxleastb  10986  dfabsmax  10989