ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  axsuploc GIF version

Theorem axsuploc 7830
Description: An inhabited, bounded-above, located set of reals has a supremum. Axiom for real and complex numbers, derived from ZF set theory. (This restates ax-pre-suploc 7734 with ordering on the extended reals.) (Contributed by Jim Kingdon, 30-Jan-2024.)
Assertion
Ref Expression
axsuploc (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 𝑥𝐴) ∧ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)))) → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴

Proof of Theorem axsuploc
StepHypRef Expression
1 ssel2 3087 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑦𝐴) → 𝑦 ∈ ℝ)
2 ltxrlt 7823 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑦 < 𝑥𝑦 < 𝑥))
31, 2sylan 281 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑦𝐴) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑦 < 𝑥𝑦 < 𝑥))
43an32s 557 . . . . . . . 8 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦𝐴) → (𝑦 < 𝑥𝑦 < 𝑥))
54ralbidva 2431 . . . . . . 7 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥 ↔ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥))
65rexbidva 2432 . . . . . 6 (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥 ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥))
7 simplr 519 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 𝑥 ∈ ℝ)
8 simpr 109 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 𝑦 ∈ ℝ)
9 ltxrlt 7823 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑥 < 𝑦𝑥 < 𝑦))
107, 8, 9syl2anc 408 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑥 < 𝑦𝑥 < 𝑦))
11 simpllr 523 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
12 ssel2 3087 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑧𝐴) → 𝑧 ∈ ℝ)
1312adantlr 468 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑧𝐴) → 𝑧 ∈ ℝ)
1413adantlr 468 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧𝐴) → 𝑧 ∈ ℝ)
15 ltxrlt 7823 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → (𝑥 < 𝑧𝑥 < 𝑧))
1611, 14, 15syl2anc 408 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧𝐴) → (𝑥 < 𝑧𝑥 < 𝑧))
1716rexbidva 2432 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ↔ ∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧))
18 simplr 519 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧𝐴) → 𝑦 ∈ ℝ)
19 ltxrlt 7823 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑧 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑧 < 𝑦𝑧 < 𝑦))
2014, 18, 19syl2anc 408 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧𝐴) → (𝑧 < 𝑦𝑧 < 𝑦))
2120ralbidva 2431 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦 ↔ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦))
2217, 21orbi12d 782 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦) ↔ (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)))
2310, 22imbi12d 233 . . . . . . . 8 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)) ↔ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦))))
2423ralbidva 2431 . . . . . . 7 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦))))
2524ralbidva 2431 . . . . . 6 (𝐴 ⊆ ℝ → (∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦))))
266, 25anbi12d 464 . . . . 5 (𝐴 ⊆ ℝ → ((∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦))) ↔ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)))))
2726adantr 274 . . . 4 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 𝑥𝐴) → ((∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦))) ↔ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)))))
2827pm5.32i 449 . . 3 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 𝑥𝐴) ∧ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)))) ↔ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 𝑥𝐴) ∧ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)))))
29 ax-pre-suploc 7734 . . 3 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 𝑥𝐴) ∧ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)))) → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
3028, 29sylbi 120 . 2 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 𝑥𝐴) ∧ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)))) → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
31 simplr 519 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
321adantlr 468 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦𝐴) → 𝑦 ∈ ℝ)
3331, 32, 9syl2anc 408 . . . . . . . 8 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦𝐴) → (𝑥 < 𝑦𝑥 < 𝑦))
3433bicomd 140 . . . . . . 7 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦𝐴) → (𝑥 < 𝑦𝑥 < 𝑦))
3534notbid 656 . . . . . 6 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦𝐴) → (¬ 𝑥 < 𝑦 ↔ ¬ 𝑥 < 𝑦))
3635ralbidva 2431 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ↔ ∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦))
378, 7, 2syl2anc 408 . . . . . . . 8 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑦 < 𝑥𝑦 < 𝑥))
3837bicomd 140 . . . . . . 7 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑦 < 𝑥𝑦 < 𝑥))
39 ltxrlt 7823 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → (𝑦 < 𝑧𝑦 < 𝑧))
4018, 14, 39syl2anc 408 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧𝐴) → (𝑦 < 𝑧𝑦 < 𝑧))
4140bicomd 140 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧𝐴) → (𝑦 < 𝑧𝑦 < 𝑧))
4241rexbidva 2432 . . . . . . 7 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧 ↔ ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧))
4338, 42imbi12d 233 . . . . . 6 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧) ↔ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
4443ralbidva 2431 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
4536, 44anbi12d 464 . . . 4 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)) ↔ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧))))
4645rexbidva 2432 . . 3 (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧))))
4746ad2antrr 479 . 2 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 𝑥𝐴) ∧ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)))) → (∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧))))
4830, 47mpbid 146 1 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 𝑥𝐴) ∧ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)))) → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 103  wb 104  wo 697  wex 1468  wcel 1480  wral 2414  wrex 2415  wss 3066   class class class wbr 3924  cr 7612   < cltrr 7617   < clt 7793
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 2119  ax-sep 4041  ax-pow 4093  ax-pr 4126  ax-un 4350  ax-setind 4447  ax-cnex 7704  ax-resscn 7705  ax-pre-suploc 7734
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2000  df-mo 2001  df-clab 2124  df-cleq 2130  df-clel 2133  df-nfc 2268  df-ne 2307  df-nel 2402  df-ral 2419  df-rex 2420  df-rab 2423  df-v 2683  df-dif 3068  df-un 3070  df-in 3072  df-ss 3079  df-pw 3507  df-sn 3528  df-pr 3529  df-op 3531  df-uni 3732  df-br 3925  df-opab 3985  df-xp 4540  df-pnf 7795  df-mnf 7796  df-ltxr 7798
This theorem is referenced by:  dedekindeulemlub  12756  suplociccreex  12760
  Copyright terms: Public domain W3C validator