Theorem xaddf 9627

Description: The extended real addition operation is closed in extended reals. (Contributed by Mario Carneiro, 21-Aug-2015.)

Assertion

Ref	Expression
xaddf	|- +e : ( RR* X. RR* ) --> RR*

Proof of Theorem xaddf

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		0xr 7812	. . . . . . 7 |- 0 e. RR*
2	1	a1i 9	. . . . . 6 |- ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) -> 0 e. RR* )
3		pnfxr 7818	. . . . . . 7 |- +oo e. RR*
4	3	a1i 9	. . . . . 6 |- ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) -> +oo e. RR* )
5		xrmnfdc 9626	. . . . . . 7 |- ( y e. RR* -> DECID y = -oo )
6	5	adantl 275	. . . . . 6 |- ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) -> DECID y = -oo )
7	2, 4, 6	ifcldcd 3507	. . . . 5 |- ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) -> if ( y = -oo , 0 , +oo ) e. RR* )
8	7	adantr 274	. . . 4 |- ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ x = +oo ) -> if ( y = -oo , 0 , +oo ) e. RR* )
9	1	a1i 9	. . . . . 6 |- ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ x = -oo ) -> 0 e. RR* )
10		mnfxr 7822	. . . . . . 7 |- -oo e. RR*
11	10	a1i 9	. . . . . 6 |- ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ x = -oo ) -> -oo e. RR* )
12		xrpnfdc 9625	. . . . . . 7 |- ( y e. RR* -> DECID y = +oo )
13	12	ad3antlr 484	. . . . . 6 |- ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ x = -oo ) -> DECID y = +oo )
14	9, 11, 13	ifcldcd 3507	. . . . 5 |- ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ x = -oo ) -> if ( y = +oo , 0 , -oo ) e. RR* )
15	3	a1i 9	. . . . . 6 |- ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ y = +oo ) -> +oo e. RR* )
16	10	a1i 9	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ y = -oo ) -> -oo e. RR* )
17		simp-4r 531	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ -. y = -oo ) -> -. x = +oo )
18		simp-5l 532	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ -. y = -oo ) -> x e. RR* )
19		simpllr 523	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ -. y = -oo ) -> -. x = -oo )
20	19	neqned 2315	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ -. y = -oo ) -> x =/= -oo )
21		xrnemnf 9564	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( x e. RR* /\ x =/= -oo ) <-> ( x e. RR \/ x = +oo ) )
22	21	biimpi 119	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( x e. RR* /\ x =/= -oo ) -> ( x e. RR \/ x = +oo ) )
23	18, 20, 22	syl2anc 408	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ -. y = -oo ) -> ( x e. RR \/ x = +oo ) )
24	17, 23	ecased 1327	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ -. y = -oo ) -> x e. RR )
25		simplr 519	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ -. y = -oo ) -> -. y = +oo )
26		simp-5r 533	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ -. y = -oo ) -> y e. RR* )
27		neqne 2316	. . . . . . . . . . . 12 |- ( -. y = -oo -> y =/= -oo )
28	27	adantl 275	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ -. y = -oo ) -> y =/= -oo )
29		xrnemnf 9564	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( y e. RR* /\ y =/= -oo ) <-> ( y e. RR \/ y = +oo ) )
30	29	biimpi 119	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( y e. RR* /\ y =/= -oo ) -> ( y e. RR \/ y = +oo ) )
31	26, 28, 30	syl2anc 408	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ -. y = -oo ) -> ( y e. RR \/ y = +oo ) )
32	25, 31	ecased 1327	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ -. y = -oo ) -> y e. RR )
33	24, 32	readdcld 7795	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ -. y = -oo ) -> ( x + y ) e. RR )
34	33	rexrd 7815	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) /\ -. y = -oo ) -> ( x + y ) e. RR* )
35	6	ad3antrrr 483	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) -> DECID y = -oo )
36	16, 34, 35	ifcldadc 3501	. . . . . 6 |- ( ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) /\ -. y = +oo ) -> if ( y = -oo , -oo , ( x + y ) ) e. RR* )
37	12	ad3antlr 484	. . . . . 6 |- ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) -> DECID y = +oo )
38	15, 36, 37	ifcldadc 3501	. . . . 5 |- ( ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) /\ -. x = -oo ) -> if ( y = +oo , +oo , if ( y = -oo , -oo , ( x + y ) ) ) e. RR* )
39		xrmnfdc 9626	. . . . . 6 |- ( x e. RR* -> DECID x = -oo )
40	39	ad2antrr 479	. . . . 5 |- ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) -> DECID x = -oo )
41	14, 38, 40	ifcldadc 3501	. . . 4 |- ( ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) /\ -. x = +oo ) -> if ( x = -oo , if ( y = +oo , 0 , -oo ) , if ( y = +oo , +oo , if ( y = -oo , -oo , ( x + y ) ) ) ) e. RR* )
42		xrpnfdc 9625	. . . . 5 |- ( x e. RR* -> DECID x = +oo )
43	42	adantr 274	. . . 4 |- ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) -> DECID x = +oo )
44	8, 41, 43	ifcldadc 3501	. . 3 |- ( ( x e. RR* /\ y e. RR* ) -> if ( x = +oo , if ( y = -oo , 0 , +oo ) , if ( x = -oo , if ( y = +oo , 0 , -oo ) , if ( y = +oo , +oo , if ( y = -oo , -oo , ( x + y ) ) ) ) ) e. RR* )
45	44	rgen2a 2486	. 2 |- A. x e. RR* A. y e. RR* if ( x = +oo , if ( y = -oo , 0 , +oo ) , if ( x = -oo , if ( y = +oo , 0 , -oo ) , if ( y = +oo , +oo , if ( y = -oo , -oo , ( x + y ) ) ) ) ) e. RR*
46		df-xadd 9560	. . 3 |- +e = ( x e. RR* , y e. RR* |-> if ( x = +oo , if ( y = -oo , 0 , +oo ) , if ( x = -oo , if ( y = +oo , 0 , -oo ) , if ( y = +oo , +oo , if ( y = -oo , -oo , ( x + y ) ) ) ) ) )
47	46	fmpo 6099	. 2 |- ( A. x e. RR* A. y e. RR* if ( x = +oo , if ( y = -oo , 0 , +oo ) , if ( x = -oo , if ( y = +oo , 0 , -oo ) , if ( y = +oo , +oo , if ( y = -oo , -oo , ( x + y ) ) ) ) ) e. RR* <-> +e : ( RR* X. RR* ) --> RR* )
48	45, 47	mpbi 144	1 |- +e : ( RR* X. RR* ) --> RR*

Syntax hints:   -. wn 3   /\ wa 103   \/ wo 697  DECID wdc 819   = wceq 1331   e. wcel 1480   =/= wne 2308   A.wral 2416   ifcif 3474   X. cxp 4537   -->wf 5119  (class class class)co 5774   RRcr 7619   0cc0 7620   + caddc 7623   +oocpnf 7797   -oocmnf 7798   RR*cxr 7799   +ecxad 9557

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-sep 4046  ax-pow 4098  ax-pr 4131  ax-un 4355  ax-setind 4452  ax-cnex 7711  ax-resscn 7712  ax-1re 7714  ax-addrcl 7717  ax-rnegex 7729

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-rab 2425  df-v 2688  df-sbc 2910  df-csb 3004  df-dif 3073  df-un 3075  df-in 3077  df-ss 3084  df-if 3475  df-pw 3512  df-sn 3533  df-pr 3534  df-op 3536  df-uni 3737  df-iun 3815  df-br 3930  df-opab 3990  df-mpt 3991  df-id 4215  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-fv 5131  df-oprab 5778  df-mpo 5779  df-1st 6038  df-2nd 6039  df-pnf 7802  df-mnf 7803  df-xr 7804  df-xadd 9560

This theorem is referenced by:  xaddcl  9643