Theorem eqinfti 6997

Description: Sufficient condition for an element to be equal to the infimum. (Contributed by Jim Kingdon, 16-Dec-2021.)

Hypothesis

Ref	Expression
eqinfti.ti	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑢 ∈ 𝐴 ∧ 𝑣 ∈ 𝐴)) → (𝑢 = 𝑣 ↔ (¬ 𝑢𝑅𝑣 ∧ ¬ 𝑣𝑅𝑢)))

Assertion

Ref	Expression
eqinfti	⊢ (𝜑 → ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦)) → inf(𝐵, 𝐴, 𝑅) = 𝐶))

Distinct variable groups:   𝑢,𝐴,𝑣,𝑦,𝑧   𝜑,𝑢,𝑣   𝑢,𝑅,𝑣,𝑦,𝑧   𝑢,𝐵,𝑣,𝑦,𝑧   𝑢,𝐶,𝑣,𝑦,𝑧

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦,𝑧)

Proof of Theorem eqinfti

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-inf 6962	. . 3 ⊢ inf(𝐵, 𝐴, 𝑅) = sup(𝐵, 𝐴, ◡𝑅)
2		eqinfti.ti	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑢 ∈ 𝐴 ∧ 𝑣 ∈ 𝐴)) → (𝑢 = 𝑣 ↔ (¬ 𝑢𝑅𝑣 ∧ ¬ 𝑣𝑅𝑢)))
3	2	cnvti 6996	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑢 ∈ 𝐴 ∧ 𝑣 ∈ 𝐴)) → (𝑢 = 𝑣 ↔ (¬ 𝑢◡𝑅𝑣 ∧ ¬ 𝑣◡𝑅𝑢)))
4	3	eqsupti 6973	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧)) → sup(𝐵, 𝐴, ◡𝑅) = 𝐶))
5		vex 2733	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑦 ∈ V
6		brcnvg 4792	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ V) → (𝐶◡𝑅𝑦 ↔ 𝑦𝑅𝐶))
7	6	bicomd 140	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ V) → (𝑦𝑅𝐶 ↔ 𝐶◡𝑅𝑦))
8	5, 7	mpan2 423	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (𝑦𝑅𝐶 ↔ 𝐶◡𝑅𝑦))
9	8	notbid 662	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (¬ 𝑦𝑅𝐶 ↔ ¬ 𝐶◡𝑅𝑦))
10	9	ralbidv 2470	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦))
11		brcnvg 4792	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑦 ∈ V ∧ 𝐶 ∈ 𝐴) → (𝑦◡𝑅𝐶 ↔ 𝐶𝑅𝑦))
12	5, 11	mpan 422	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (𝑦◡𝑅𝐶 ↔ 𝐶𝑅𝑦))
13	12	bicomd 140	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (𝐶𝑅𝑦 ↔ 𝑦◡𝑅𝐶))
14		vex 2733	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑧 ∈ V
15	5, 14	brcnv 4794	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑦◡𝑅𝑧 ↔ 𝑧𝑅𝑦)
16	15	a1i 9	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (𝑦◡𝑅𝑧 ↔ 𝑧𝑅𝑦))
17	16	bicomd 140	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (𝑧𝑅𝑦 ↔ 𝑦◡𝑅𝑧))
18	17	rexbidv 2471	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧))
19	13, 18	imbi12d 233	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → ((𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦) ↔ (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧)))
20	19	ralbidv 2470	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦) ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧)))
21	10, 20	anbi12d 470	. . . . . . 7 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → ((∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦)) ↔ (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧))))
22	21	pm5.32i 451	. . . . . 6 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦))) ↔ (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧))))
23		3anass 977	. . . . . 6 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦)) ↔ (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦))))
24		3anass 977	. . . . . 6 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧)) ↔ (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧))))
25	22, 23, 24	3bitr4i 211	. . . . 5 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦)) ↔ (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧)))
26	25	biimpi 119	. . . 4 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦)) → (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧)))
27	4, 26	impel 278	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦))) → sup(𝐵, 𝐴, ◡𝑅) = 𝐶)
28	1, 27	eqtrid 2215	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦))) → inf(𝐵, 𝐴, 𝑅) = 𝐶)
29	28	ex 114	1 ⊢ (𝜑 → ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦)) → inf(𝐵, 𝐴, 𝑅) = 𝐶))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   ∧ w3a 973   = wceq 1348   ∈ wcel 2141  ∀wral 2448  ∃wrex 2449  Vcvv 2730   class class class wbr 3989  ^◡ccnv 4610  supcsup 6959  infcinf 6960

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 609  ax-in2 610  ax-io 704  ax-5 1440  ax-7 1441  ax-gen 1442  ax-ie1 1486  ax-ie2 1487  ax-8 1497  ax-10 1498  ax-11 1499  ax-i12 1500  ax-bndl 1502  ax-4 1503  ax-17 1519  ax-i9 1523  ax-ial 1527  ax-i5r 1528  ax-14 2144  ax-ext 2152  ax-sep 4107  ax-pow 4160  ax-pr 4194

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3an 975  df-tru 1351  df-fal 1354  df-nf 1454  df-sb 1756  df-eu 2022  df-mo 2023  df-clab 2157  df-cleq 2163  df-clel 2166  df-nfc 2301  df-ral 2453  df-rex 2454  df-reu 2455  df-rmo 2456  df-rab 2457  df-v 2732  df-sbc 2956  df-un 3125  df-in 3127  df-ss 3134  df-pw 3568  df-sn 3589  df-pr 3590  df-op 3592  df-uni 3797  df-br 3990  df-opab 4051  df-cnv 4619  df-iota 5160  df-riota 5809  df-sup 6961  df-inf 6962

This theorem is referenced by:  eqinftid  6998