Theorem cauappcvgprlemupu 7651

Description: Lemma for cauappcvgpr 7664. The upper cut of the putative limit is upper. (Contributed by Jim Kingdon, 4-Aug-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
cauappcvgpr.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:Q⟶Q)
cauappcvgpr.app	⊢ (𝜑 → ∀𝑝 ∈ Q ∀𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑝) <Q ((𝐹‘𝑞) +Q (𝑝 +Q 𝑞)) ∧ (𝐹‘𝑞) <Q ((𝐹‘𝑝) +Q (𝑝 +Q 𝑞))))
cauappcvgpr.bnd	⊢ (𝜑 → ∀𝑝 ∈ Q 𝐴 <Q (𝐹‘𝑝))
cauappcvgpr.lim	⊢ 𝐿 = ⟨{𝑙 ∈ Q ∣ ∃𝑞 ∈ Q (𝑙 +Q 𝑞) <Q (𝐹‘𝑞)}, {𝑢 ∈ Q ∣ ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑢}⟩

Assertion

Ref	Expression
cauappcvgprlemupu	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 <Q 𝑟 ∧ 𝑠 ∈ (2nd ‘𝐿)) → 𝑟 ∈ (2nd ‘𝐿))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑝   𝐿,𝑝,𝑞   𝜑,𝑝,𝑞   𝐿,𝑟,𝑠   𝐴,𝑠,𝑝   𝐹,𝑙,𝑢,𝑝,𝑞,𝑟,𝑠   𝜑,𝑟,𝑠

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑢,𝑙)   𝐴(𝑢,𝑟,𝑞,𝑙)   𝐿(𝑢,𝑙)

Proof of Theorem cauappcvgprlemupu

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ltrelnq 7367	. . . . 5 ⊢ <Q ⊆ (Q × Q)
2	1	brel 4680	. . . 4 ⊢ (𝑠 <Q 𝑟 → (𝑠 ∈ Q ∧ 𝑟 ∈ Q))
3	2	simprd 114	. . 3 ⊢ (𝑠 <Q 𝑟 → 𝑟 ∈ Q)
4	3	3ad2ant2 1019	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 <Q 𝑟 ∧ 𝑠 ∈ (2nd ‘𝐿)) → 𝑟 ∈ Q)
5		breq2 4009	. . . . . . 7 ⊢ (𝑢 = 𝑠 → (((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑢 ↔ ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑠))
6	5	rexbidv 2478	. . . . . 6 ⊢ (𝑢 = 𝑠 → (∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑢 ↔ ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑠))
7		cauappcvgpr.lim	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐿 = ⟨{𝑙 ∈ Q ∣ ∃𝑞 ∈ Q (𝑙 +Q 𝑞) <Q (𝐹‘𝑞)}, {𝑢 ∈ Q ∣ ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑢}⟩
8	7	fveq2i 5520	. . . . . . 7 ⊢ (2nd ‘𝐿) = (2nd ‘⟨{𝑙 ∈ Q ∣ ∃𝑞 ∈ Q (𝑙 +Q 𝑞) <Q (𝐹‘𝑞)}, {𝑢 ∈ Q ∣ ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑢}⟩)
9		nqex 7365	. . . . . . . . 9 ⊢ Q ∈ V
10	9	rabex 4149	. . . . . . . 8 ⊢ {𝑙 ∈ Q ∣ ∃𝑞 ∈ Q (𝑙 +Q 𝑞) <Q (𝐹‘𝑞)} ∈ V
11	9	rabex 4149	. . . . . . . 8 ⊢ {𝑢 ∈ Q ∣ ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑢} ∈ V
12	10, 11	op2nd 6151	. . . . . . 7 ⊢ (2nd ‘⟨{𝑙 ∈ Q ∣ ∃𝑞 ∈ Q (𝑙 +Q 𝑞) <Q (𝐹‘𝑞)}, {𝑢 ∈ Q ∣ ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑢}⟩) = {𝑢 ∈ Q ∣ ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑢}
13	8, 12	eqtri 2198	. . . . . 6 ⊢ (2nd ‘𝐿) = {𝑢 ∈ Q ∣ ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑢}
14	6, 13	elrab2 2898	. . . . 5 ⊢ (𝑠 ∈ (2nd ‘𝐿) ↔ (𝑠 ∈ Q ∧ ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑠))
15	14	simprbi 275	. . . 4 ⊢ (𝑠 ∈ (2nd ‘𝐿) → ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑠)
16	15	3ad2ant3 1020	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 <Q 𝑟 ∧ 𝑠 ∈ (2nd ‘𝐿)) → ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑠)
17		ltsonq 7400	. . . . . . 7 ⊢ <Q Or Q
18	17, 1	sotri 5026	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑠 ∧ 𝑠 <Q 𝑟) → ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑟)
19	18	expcom 116	. . . . 5 ⊢ (𝑠 <Q 𝑟 → (((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑠 → ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑟))
20	19	3ad2ant2 1019	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 <Q 𝑟 ∧ 𝑠 ∈ (2nd ‘𝐿)) → (((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑠 → ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑟))
21	20	reximdv 2578	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 <Q 𝑟 ∧ 𝑠 ∈ (2nd ‘𝐿)) → (∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑠 → ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑟))
22	16, 21	mpd 13	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 <Q 𝑟 ∧ 𝑠 ∈ (2nd ‘𝐿)) → ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑟)
23		breq2 4009	. . . 4 ⊢ (𝑢 = 𝑟 → (((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑢 ↔ ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑟))
24	23	rexbidv 2478	. . 3 ⊢ (𝑢 = 𝑟 → (∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑢 ↔ ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑟))
25	24, 13	elrab2 2898	. 2 ⊢ (𝑟 ∈ (2nd ‘𝐿) ↔ (𝑟 ∈ Q ∧ ∃𝑞 ∈ Q ((𝐹‘𝑞) +Q 𝑞) <Q 𝑟))
26	4, 22, 25	sylanbrc 417	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 <Q 𝑟 ∧ 𝑠 ∈ (2nd ‘𝐿)) → 𝑟 ∈ (2nd ‘𝐿))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ∧ w3a 978   = wceq 1353   ∈ wcel 2148  ∀wral 2455  ∃wrex 2456  {crab 2459  ⟨cop 3597   class class class wbr 4005  ⟶wf 5214  ‘cfv 5218  (class class class)co 5878  2^nd c2nd 6143  Qcnq 7282   +_Q cplq 7284   <_Q cltq 7287

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4120  ax-sep 4123  ax-nul 4131  ax-pow 4176  ax-pr 4211  ax-un 4435  ax-setind 4538  ax-iinf 4589

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 835  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rab 2464  df-v 2741  df-sbc 2965  df-csb 3060  df-dif 3133  df-un 3135  df-in 3137  df-ss 3144  df-nul 3425  df-pw 3579  df-sn 3600  df-pr 3601  df-op 3603  df-uni 3812  df-int 3847  df-iun 3890  df-br 4006  df-opab 4067  df-mpt 4068  df-tr 4104  df-eprel 4291  df-id 4295  df-po 4298  df-iso 4299  df-iord 4368  df-on 4370  df-suc 4373  df-iom 4592  df-xp 4634  df-rel 4635  df-cnv 4636  df-co 4637  df-dm 4638  df-rn 4639  df-res 4640  df-ima 4641  df-iota 5180  df-fun 5220  df-fn 5221  df-f 5222  df-f1 5223  df-fo 5224  df-f1o 5225  df-fv 5226  df-ov 5881  df-oprab 5882  df-mpo 5883  df-1st 6144  df-2nd 6145  df-recs 6309  df-irdg 6374  df-oadd 6424  df-omul 6425  df-er 6538  df-ec 6540  df-qs 6544  df-ni 7306  df-mi 7308  df-lti 7309  df-enq 7349  df-nqqs 7350  df-ltnqqs 7355

This theorem is referenced by:  cauappcvgprlemrnd  7652