Theorem dedekindicclemlu 13775

Description: Lemma for dedekindicc 13778. There is a number which separates the lower and upper cuts. (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)))
dedekindicc.ab	⊢ (𝜑 → 𝐴 < 𝐵)

Assertion

Ref	Expression
dedekindicclemlu	⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(∀𝑞 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑥 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝑈 𝑥 < 𝑟))

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

Allowed substitution hint:   𝑈(𝑥)

Proof of Theorem dedekindicclemlu

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		dedekindicc.a	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
2		dedekindicc.b	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
3		dedekindicc.lss	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐿 ⊆ (𝐴[,]𝐵))
4		dedekindicc.uss	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ⊆ (𝐴[,]𝐵))
5		dedekindicc.lm	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∃𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)𝑞 ∈ 𝐿)
6		dedekindicc.um	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∃𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)𝑟 ∈ 𝑈)
7		dedekindicc.lr	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑞 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟))
8		dedekindicc.ur	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑟 ∈ 𝑈 ↔ ∃𝑞 ∈ 𝑈 𝑞 < 𝑟))
9		dedekindicc.disj	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐿 ∩ 𝑈) = ∅)
10		dedekindicc.loc	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑞 < 𝑟 → (𝑞 ∈ 𝐿 ∨ 𝑟 ∈ 𝑈)))
11		dedekindicc.ab	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 < 𝐵)
12	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11	dedekindicclemlub 13774	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧)))
13		simpr 110	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) → 𝑞 ∈ 𝐿)
14	3	ad3antrrr 492	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) → 𝐿 ⊆ (𝐴[,]𝐵))
15	14, 13	sseldd 3156	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) → 𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵))
16		rsp 2524	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∀𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑞 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟) → (𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵) → (𝑞 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟)))
17	7, 16	syl 14	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵) → (𝑞 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟)))
18	17	ad3antrrr 492	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) → (𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵) → (𝑞 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟)))
19	15, 18	mpd 13	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) → (𝑞 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟))
20	13, 19	mpbid 147	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) → ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟)
21		iccssre 9942	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
22	1, 2, 21	syl2anc 411	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
23	22	ad4antr 494	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
24	15	adantr 276	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵))
25	23, 24	sseldd 3156	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑞 ∈ ℝ)
26	3	ad4antr 494	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝐿 ⊆ (𝐴[,]𝐵))
27		simprl 529	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑟 ∈ 𝐿)
28	26, 27	sseldd 3156	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵))
29	23, 28	sseldd 3156	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑟 ∈ ℝ)
30		simp-4r 542	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵))
31	23, 30	sseldd 3156	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑥 ∈ ℝ)
32		simprr 531	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑞 < 𝑟)
33		breq2 4004	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 = 𝑟 → (𝑥 < 𝑦 ↔ 𝑥 < 𝑟))
34	33	notbid 667	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 = 𝑟 → (¬ 𝑥 < 𝑦 ↔ ¬ 𝑥 < 𝑟))
35		simprl 529	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) → ∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦)
36	35	ad2antrr 488	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → ∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦)
37	34, 36, 27	rspcdva 2846	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → ¬ 𝑥 < 𝑟)
38	29, 31, 37	nltled 8068	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑟 ≤ 𝑥)
39	25, 29, 31, 32, 38	ltletrd 8370	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) ∧ (𝑟 ∈ 𝐿 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑞 < 𝑥)
40	20, 39	rexlimddv 2599	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) → 𝑞 < 𝑥)
41	40	ralrimiva 2550	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) → ∀𝑞 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑥)
42		simpr 110	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) → 𝑟 ∈ 𝑈)
43		simplll 533	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) → 𝜑)
44	4	ad3antrrr 492	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) → 𝑈 ⊆ (𝐴[,]𝐵))
45	44, 42	sseldd 3156	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) → 𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵))
46		rsp 2524	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑟 ∈ 𝑈 ↔ ∃𝑞 ∈ 𝑈 𝑞 < 𝑟) → (𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵) → (𝑟 ∈ 𝑈 ↔ ∃𝑞 ∈ 𝑈 𝑞 < 𝑟)))
47	8, 46	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵) → (𝑟 ∈ 𝑈 ↔ ∃𝑞 ∈ 𝑈 𝑞 < 𝑟)))
48	43, 45, 47	sylc 62	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) → (𝑟 ∈ 𝑈 ↔ ∃𝑞 ∈ 𝑈 𝑞 < 𝑟))
49	42, 48	mpbid 147	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) → ∃𝑞 ∈ 𝑈 𝑞 < 𝑟)
50	22	ad4antr 494	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
51		simp-4r 542	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵))
52	50, 51	sseldd 3156	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑥 ∈ ℝ)
53	4	ad4antr 494	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑈 ⊆ (𝐴[,]𝐵))
54		simprl 529	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑞 ∈ 𝑈)
55	53, 54	sseldd 3156	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵))
56	50, 55	sseldd 3156	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑞 ∈ ℝ)
57	45	adantr 276	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑟 ∈ (𝐴[,]𝐵))
58	50, 57	sseldd 3156	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑟 ∈ ℝ)
59	54	adantr 276	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) ∧ 𝑞 < 𝑥) → 𝑞 ∈ 𝑈)
60	43	ad2antrr 488	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) ∧ 𝑞 < 𝑥) → 𝜑)
61		simpr 110	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) ∧ 𝑞 < 𝑥) → 𝑞 < 𝑥)
62		breq1 4003	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 = 𝑞 → (𝑦 < 𝑥 ↔ 𝑞 < 𝑥))
63		breq1 4003	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 = 𝑞 → (𝑦 < 𝑧 ↔ 𝑞 < 𝑧))
64	63	rexbidv 2478	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 = 𝑞 → (∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑧))
65	62, 64	imbi12d 234	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 = 𝑞 → ((𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧) ↔ (𝑞 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑧)))
66		simprr 531	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) → ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))
67	66	ad3antrrr 492	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) ∧ 𝑞 < 𝑥) → ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))
68	55	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) ∧ 𝑞 < 𝑥) → 𝑞 ∈ (𝐴[,]𝐵))
69	65, 67, 68	rspcdva 2846	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) ∧ 𝑞 < 𝑥) → (𝑞 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑧))
70	61, 69	mpd 13	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) ∧ 𝑞 < 𝑥) → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑧)
71		breq2 4004	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑧 = 𝑟 → (𝑞 < 𝑧 ↔ 𝑞 < 𝑟))
72	71	cbvrexv 2704	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑧 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟)
73	70, 72	sylib 122	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) ∧ 𝑞 < 𝑥) → ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟)
74	60, 68, 17	sylc 62	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) ∧ 𝑞 < 𝑥) → (𝑞 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑟))
75	73, 74	mpbird 167	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) ∧ 𝑞 < 𝑥) → 𝑞 ∈ 𝐿)
76		disj 3471	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐿 ∩ 𝑈) = ∅ ↔ ∀𝑞 ∈ 𝐿 ¬ 𝑞 ∈ 𝑈)
77	9, 76	sylib 122	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → ∀𝑞 ∈ 𝐿 ¬ 𝑞 ∈ 𝑈)
78	77	r19.21bi 2565	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑞 ∈ 𝐿) → ¬ 𝑞 ∈ 𝑈)
79	60, 75, 78	syl2anc 411	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) ∧ 𝑞 < 𝑥) → ¬ 𝑞 ∈ 𝑈)
80	59, 79	pm2.65da 661	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → ¬ 𝑞 < 𝑥)
81	52, 56, 80	nltled 8068	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑥 ≤ 𝑞)
82		simprr 531	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑞 < 𝑟)
83	52, 56, 58, 81, 82	lelttrd 8072	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) ∧ (𝑞 ∈ 𝑈 ∧ 𝑞 < 𝑟)) → 𝑥 < 𝑟)
84	49, 83	rexlimddv 2599	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) ∧ 𝑟 ∈ 𝑈) → 𝑥 < 𝑟)
85	84	ralrimiva 2550	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) → ∀𝑟 ∈ 𝑈 𝑥 < 𝑟)
86	41, 85	jca 306	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧))) → (∀𝑞 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑥 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝑈 𝑥 < 𝑟))
87	86	ex 115	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → ((∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧)) → (∀𝑞 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑥 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝑈 𝑥 < 𝑟)))
88	87	reximdva 2579	. 2 ⊢ (𝜑 → (∃𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(∀𝑦 ∈ 𝐿 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐿 𝑦 < 𝑧)) → ∃𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(∀𝑞 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑥 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝑈 𝑥 < 𝑟)))
89	12, 88	mpd 13	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(∀𝑞 ∈ 𝐿 𝑞 < 𝑥 ∧ ∀𝑟 ∈ 𝑈 𝑥 < 𝑟))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → 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 4000  (class class class)co 5869  ℝcr 7801   < clt 7982  [,]cicc 9878

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 4115  ax-sep 4118  ax-nul 4126  ax-pow 4171  ax-pr 4206  ax-un 4430  ax-setind 4533  ax-iinf 4584  ax-cnex 7893  ax-resscn 7894  ax-1cn 7895  ax-1re 7896  ax-icn 7897  ax-addcl 7898  ax-addrcl 7899  ax-mulcl 7900  ax-mulrcl 7901  ax-addcom 7902  ax-mulcom 7903  ax-addass 7904  ax-mulass 7905  ax-distr 7906  ax-i2m1 7907  ax-0lt1 7908  ax-1rid 7909  ax-0id 7910  ax-rnegex 7911  ax-precex 7912  ax-cnre 7913  ax-pre-ltirr 7914  ax-pre-ltwlin 7915  ax-pre-lttrn 7916  ax-pre-apti 7917  ax-pre-ltadd 7918  ax-pre-mulgt0 7919  ax-pre-mulext 7920  ax-arch 7921  ax-caucvg 7922  ax-pre-suploc 7923

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-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2739  df-sbc 2963  df-csb 3058  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-nul 3423  df-if 3535  df-pw 3576  df-sn 3597  df-pr 3598  df-op 3600  df-uni 3808  df-int 3843  df-iun 3886  df-br 4001  df-opab 4062  df-mpt 4063  df-tr 4099  df-id 4290  df-po 4293  df-iso 4294  df-iord 4363  df-on 4365  df-ilim 4366  df-suc 4368  df-iom 4587  df-xp 4629  df-rel 4630  df-cnv 4631  df-co 4632  df-dm 4633  df-rn 4634  df-res 4635  df-ima 4636  df-iota 5174  df-fun 5214  df-fn 5215  df-f 5216  df-f1 5217  df-fo 5218  df-f1o 5219  df-fv 5220  df-isom 5221  df-riota 5825  df-ov 5872  df-oprab 5873  df-mpo 5874  df-1st 6135  df-2nd 6136  df-recs 6300  df-frec 6386  df-sup 6977  df-inf 6978  df-pnf 7984  df-mnf 7985  df-xr 7986  df-ltxr 7987  df-le 7988  df-sub 8120  df-neg 8121  df-reap 8522  df-ap 8529  df-div 8619  df-inn 8909  df-2 8967  df-3 8968  df-4 8969  df-n0 9166  df-z 9243  df-uz 9518  df-rp 9641  df-icc 9882  df-seqfrec 10432  df-exp 10506  df-cj 10835  df-re 10836  df-im 10837  df-rsqrt 10991  df-abs 10992

This theorem is referenced by:  dedekindicclemicc  13777