Theorem dedekindicclemloc 13977

Description: Lemma for dedekindicc 13982. The set L is located. (Contributed by Jim Kingdon, 15-Feb-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
dedekindicc.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
dedekindicc.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
dedekindicc.lss	⊢ (𝜑 → 𝐿 ⊆ (𝐴[,]𝐵))
dedekindicc.uss	⊢ (𝜑 → 𝑈 ⊆ (𝐴[,]𝐵))
dedekindicc.lm	⊢ (𝜑 → ∃𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)𝑞 ∈ 𝐿)
dedekindicc.um	⊢ (𝜑 → ∃𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)𝑟 ∈ 𝑈)
dedekindicc.lr	⊢ (𝜑 → ∀𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑞 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟))
dedekindicc.ur	⊢ (𝜑 → ∀𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑟 ∈ 𝑈 ↔ ∃𝑞 ∈ 𝑈 𝑞 < 𝑟))
dedekindicc.disj	⊢ (𝜑 → (𝐿 ∩ 𝑈) = ∅)
dedekindicc.loc	⊢ (𝜑 → ∀𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑞 < 𝑟 → (𝑞 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈)))

Assertion

Ref	Expression
dedekindicclemloc	⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧 ∈ 𝐿 𝑧 < 𝑦)))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑞,𝑟,𝑦,𝑧   𝐵,𝑞,𝑟,𝑦,𝑧   𝐿,𝑞,𝑟,𝑧   𝑈,𝑞,𝑟,𝑧   𝜑,𝑞,𝑥,𝑦,𝑧   𝑥,𝑟

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑟)   𝐴(𝑥)   𝐵(𝑥)   𝑈(𝑥,𝑦)   𝐿(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem dedekindicclemloc

Step	Hyp	Ref	Expression
1		breq2 4006	. . . . 5 ⊢ (𝑟 = 𝑦 → (𝑥 < 𝑟 ↔ 𝑥 < 𝑦))
2		eleq1w 2238	. . . . . 6 ⊢ (𝑟 = 𝑦 → (𝑟 ∈ 𝑈 ↔ 𝑦 ∈ 𝑈))
3	2	orbi2d 790	. . . . 5 ⊢ (𝑟 = 𝑦 → ((𝑥 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈) ↔ (𝑥 ∈ 𝐿 ∨ 𝑦 ∈ 𝑈)))
4	1, 3	imbi12d 234	. . . 4 ⊢ (𝑟 = 𝑦 → ((𝑥 < 𝑟 → (𝑥 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈)) ↔ (𝑥 < 𝑦 → (𝑥 ∈ 𝐿 ∨ 𝑦 ∈ 𝑈))))
5		breq1 4005	. . . . . . 7 ⊢ (𝑞 = 𝑥 → (𝑞 < 𝑟 ↔ 𝑥 < 𝑟))
6		eleq1w 2238	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑞 = 𝑥 → (𝑞 ∈ 𝐿 ↔ 𝑥 ∈ 𝐿))
7	6	orbi1d 791	. . . . . . 7 ⊢ (𝑞 = 𝑥 → ((𝑞 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈) ↔ (𝑥 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈)))
8	5, 7	imbi12d 234	. . . . . 6 ⊢ (𝑞 = 𝑥 → ((𝑞 < 𝑟 → (𝑞 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈)) ↔ (𝑥 < 𝑟 → (𝑥 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈))))
9	8	ralbidv 2477	. . . . 5 ⊢ (𝑞 = 𝑥 → (∀𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑞 < 𝑟 → (𝑞 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈)) ↔ ∀𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑥 < 𝑟 → (𝑥 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈))))
10		dedekindicc.loc	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∀𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑞 < 𝑟 → (𝑞 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈)))
11	10	adantr 276	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) → ∀𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑞 < 𝑟 → (𝑞 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈)))
12		simprl 529	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) → 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵))
13	9, 11, 12	rspcdva 2846	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) → ∀𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑥 < 𝑟 → (𝑥 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈)))
14		simprr 531	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) → 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))
15	4, 13, 14	rspcdva 2846	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) → (𝑥 < 𝑦 → (𝑥 ∈ 𝐿 ∨ 𝑦 ∈ 𝑈)))
16		simpr 110	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑥 ∈ 𝐿) → 𝑥 ∈ 𝐿)
17	5	rexbidv 2478	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑞 = 𝑥 → (∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑥 < 𝑟))
18	6, 17	bibi12d 235	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑞 = 𝑥 → ((𝑞 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟) ↔ (𝑥 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑥 < 𝑟)))
19		dedekindicc.lr	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ∀𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑞 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟))
20	19	ad2antrr 488	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑥 ∈ 𝐿) → ∀𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑞 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟))
21	12	adantr 276	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑥 ∈ 𝐿) → 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵))
22	18, 20, 21	rspcdva 2846	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑥 ∈ 𝐿) → (𝑥 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑥 < 𝑟))
23	16, 22	mpbid 147	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑥 ∈ 𝐿) → ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑥 < 𝑟)
24		breq2 4006	. . . . . . 7 ⊢ (𝑟 = 𝑧 → (𝑥 < 𝑟 ↔ 𝑥 < 𝑧))
25	24	cbvrexv 2704	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑥 < 𝑟 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑥 < 𝑧)
26	23, 25	sylib 122	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑥 ∈ 𝐿) → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑥 < 𝑧)
27	26	ex 115	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) → (𝑥 ∈ 𝐿 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑥 < 𝑧))
28		dedekindicc.a	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
29	28	ad2antrr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑦 ∈ 𝑈) → 𝐴 ∈ ℝ)
30		dedekindicc.b	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
31	30	ad2antrr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑦 ∈ 𝑈) → 𝐵 ∈ ℝ)
32		dedekindicc.lss	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐿 ⊆ (𝐴[,]𝐵))
33	32	ad2antrr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑦 ∈ 𝑈) → 𝐿 ⊆ (𝐴[,]𝐵))
34		dedekindicc.uss	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ⊆ (𝐴[,]𝐵))
35	34	ad2antrr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑦 ∈ 𝑈) → 𝑈 ⊆ (𝐴[,]𝐵))
36		dedekindicc.lm	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ∃𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)𝑞 ∈ 𝐿)
37	36	ad2antrr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑦 ∈ 𝑈) → ∃𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)𝑞 ∈ 𝐿)
38		dedekindicc.um	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ∃𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)𝑟 ∈ 𝑈)
39	38	ad2antrr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑦 ∈ 𝑈) → ∃𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)𝑟 ∈ 𝑈)
40	19	ad2antrr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑦 ∈ 𝑈) → ∀𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑞 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟))
41		dedekindicc.ur	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ∀𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑟 ∈ 𝑈 ↔ ∃𝑞 ∈ 𝑈 𝑞 < 𝑟))
42	41	ad2antrr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑦 ∈ 𝑈) → ∀𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑟 ∈ 𝑈 ↔ ∃𝑞 ∈ 𝑈 𝑞 < 𝑟))
43		dedekindicc.disj	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐿 ∩ 𝑈) = ∅)
44	43	ad2antrr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑦 ∈ 𝑈) → (𝐿 ∩ 𝑈) = ∅)
45	10	ad2antrr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑦 ∈ 𝑈) → ∀𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑞 < 𝑟 → (𝑞 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈)))
46		simpr 110	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑦 ∈ 𝑈) → 𝑦 ∈ 𝑈)
47	29, 31, 33, 35, 37, 39, 40, 42, 44, 45, 46	dedekindicclemuub 13975	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) ∧ 𝑦 ∈ 𝑈) → ∀𝑧 ∈ 𝐿 𝑧 < 𝑦)
48	47	ex 115	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) → (𝑦 ∈ 𝑈 → ∀𝑧 ∈ 𝐿 𝑧 < 𝑦))
49	27, 48	orim12d 786	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) → ((𝑥 ∈ 𝐿 ∨ 𝑦 ∈ 𝑈) → (∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧 ∈ 𝐿 𝑧 < 𝑦)))
50	15, 49	syld 45	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) → (𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧 ∈ 𝐿 𝑧 < 𝑦)))
51	50	ralrimivva 2559	1 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑥 < 𝑦 → (∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑥 < 𝑧 ∨ ∀𝑧 ∈ 𝐿 𝑧 < 𝑦)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∨ wo 708   = wceq 1353   ∈ wcel 2148  ∀wral 2455  ∃wrex 2456   ∩ cin 3128   ⊆ wss 3129  ∅c0 3422   class class class wbr 4002  (class class class)co 5872  ℝcr 7807   < clt 7988  [,]cicc 9887

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-sep 4120  ax-pow 4173  ax-pr 4208  ax-un 4432  ax-setind 4535  ax-cnex 7899  ax-resscn 7900  ax-pre-ltirr 7920  ax-pre-ltwlin 7921  ax-pre-lttrn 7922

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  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-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-rab 2464  df-v 2739  df-sbc 2963  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-nul 3423  df-pw 3577  df-sn 3598  df-pr 3599  df-op 3601  df-uni 3810  df-br 4003  df-opab 4064  df-id 4292  df-po 4295  df-iso 4296  df-xp 4631  df-rel 4632  df-cnv 4633  df-co 4634  df-dm 4635  df-iota 5177  df-fun 5217  df-fv 5223  df-ov 5875  df-oprab 5876  df-mpo 5877  df-pnf 7990  df-mnf 7991  df-xr 7992  df-ltxr 7993  df-le 7994  df-icc 9891

This theorem is referenced by:  dedekindicclemlub  13978