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

Theorem infrenegsupex 8977
Description: The infimum of a set of reals 𝐴 is the negative of the supremum of the negatives of its elements. (Contributed by Jim Kingdon, 14-Jan-2022.)
Hypotheses
Ref Expression
infrenegsupex.ex (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → ∃𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)))
infrenegsupex.ss (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
Assertion
Ref Expression
infrenegsupex (𝜑 → inf(𝐴, ℝ, < ) = -sup({𝑧 ∈ ℝ ∣ -𝑧𝐴}, ℝ, < ))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦,𝑧   𝜑,𝑥,𝑦,𝑧

Proof of Theorem infrenegsupex
Dummy variables 𝑓 𝑔 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lttri3 7468 . . . . . 6 ((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) → (𝑓 = 𝑔 ↔ (¬ 𝑓 < 𝑔 ∧ ¬ 𝑔 < 𝑓)))
21adantl 271 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) → (𝑓 = 𝑔 ↔ (¬ 𝑓 < 𝑔 ∧ ¬ 𝑔 < 𝑓)))
3 infrenegsupex.ex . . . . 5 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → ∃𝑧𝐴 𝑧 < 𝑦)))
42, 3infclti 6625 . . . 4 (𝜑 → inf(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℝ)
54recnd 7419 . . 3 (𝜑 → inf(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℂ)
65negnegd 7687 . 2 (𝜑 → --inf(𝐴, ℝ, < ) = inf(𝐴, ℝ, < ))
7 negeq 7578 . . . . . . . . 9 (𝑤 = 𝑧 → -𝑤 = -𝑧)
87cbvmptv 3899 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) = (𝑧 ∈ ℝ ↦ -𝑧)
98mptpreima 4878 . . . . . . 7 ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) “ 𝐴) = {𝑧 ∈ ℝ ∣ -𝑧𝐴}
10 eqid 2083 . . . . . . . . . 10 (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) = (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤)
1110negiso 8310 . . . . . . . . 9 ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) Isom < , < (ℝ, ℝ) ∧ (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) = (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤))
1211simpri 111 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) = (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤)
1312imaeq1i 4726 . . . . . . 7 ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) “ 𝐴) = ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) “ 𝐴)
149, 13eqtr3i 2105 . . . . . 6 {𝑧 ∈ ℝ ∣ -𝑧𝐴} = ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) “ 𝐴)
1514supeq1i 6590 . . . . 5 sup({𝑧 ∈ ℝ ∣ -𝑧𝐴}, ℝ, < ) = sup(((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) “ 𝐴), ℝ, < )
1611simpli 109 . . . . . . . . 9 (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) Isom < , < (ℝ, ℝ)
17 isocnv 5530 . . . . . . . . 9 ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) Isom < , < (ℝ, ℝ) → (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) Isom < , < (ℝ, ℝ))
1816, 17ax-mp 7 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) Isom < , < (ℝ, ℝ)
19 isoeq1 5520 . . . . . . . . 9 ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) = (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) → ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) Isom < , < (ℝ, ℝ) ↔ (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) Isom < , < (ℝ, ℝ)))
2012, 19ax-mp 7 . . . . . . . 8 ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) Isom < , < (ℝ, ℝ) ↔ (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) Isom < , < (ℝ, ℝ))
2118, 20mpbi 143 . . . . . . 7 (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) Isom < , < (ℝ, ℝ)
2221a1i 9 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) Isom < , < (ℝ, ℝ))
23 infrenegsupex.ss . . . . . 6 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
243cnvinfex 6620 . . . . . 6 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
252cnvti 6621 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) → (𝑓 = 𝑔 ↔ (¬ 𝑓 < 𝑔 ∧ ¬ 𝑔 < 𝑓)))
2622, 23, 24, 25supisoti 6612 . . . . 5 (𝜑 → sup(((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) “ 𝐴), ℝ, < ) = ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤)‘sup(𝐴, ℝ, < )))
2715, 26syl5eq 2127 . . . 4 (𝜑 → sup({𝑧 ∈ ℝ ∣ -𝑧𝐴}, ℝ, < ) = ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤)‘sup(𝐴, ℝ, < )))
28 df-inf 6587 . . . . . . 7 inf(𝐴, ℝ, < ) = sup(𝐴, ℝ, < )
2928eqcomi 2087 . . . . . 6 sup(𝐴, ℝ, < ) = inf(𝐴, ℝ, < )
3029fveq2i 5256 . . . . 5 ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤)‘sup(𝐴, ℝ, < )) = ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤)‘inf(𝐴, ℝ, < ))
31 eqidd 2084 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤) = (𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤))
32 negeq 7578 . . . . . . 7 (𝑤 = inf(𝐴, ℝ, < ) → -𝑤 = -inf(𝐴, ℝ, < ))
3332adantl 271 . . . . . 6 ((𝜑𝑤 = inf(𝐴, ℝ, < )) → -𝑤 = -inf(𝐴, ℝ, < ))
345negcld 7683 . . . . . 6 (𝜑 → -inf(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℂ)
3531, 33, 4, 34fvmptd 5330 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤)‘inf(𝐴, ℝ, < )) = -inf(𝐴, ℝ, < ))
3630, 35syl5eq 2127 . . . 4 (𝜑 → ((𝑤 ∈ ℝ ↦ -𝑤)‘sup(𝐴, ℝ, < )) = -inf(𝐴, ℝ, < ))
3727, 36eqtr2d 2116 . . 3 (𝜑 → -inf(𝐴, ℝ, < ) = sup({𝑧 ∈ ℝ ∣ -𝑧𝐴}, ℝ, < ))
3837negeqd 7580 . 2 (𝜑 → --inf(𝐴, ℝ, < ) = -sup({𝑧 ∈ ℝ ∣ -𝑧𝐴}, ℝ, < ))
396, 38eqtr3d 2117 1 (𝜑 → inf(𝐴, ℝ, < ) = -sup({𝑧 ∈ ℝ ∣ -𝑧𝐴}, ℝ, < ))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 102  wb 103   = wceq 1285  wcel 1434  wral 2353  wrex 2354  {crab 2357  wss 2984   class class class wbr 3811  cmpt 3865  ccnv 4400  cima 4404  cfv 4969   Isom wiso 4970  supcsup 6584  infcinf 6585  cc 7251  cr 7252   < clt 7425  -cneg 7557
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 577  ax-in2 578  ax-io 663  ax-5 1377  ax-7 1378  ax-gen 1379  ax-ie1 1423  ax-ie2 1424  ax-8 1436  ax-10 1437  ax-11 1438  ax-i12 1439  ax-bndl 1440  ax-4 1441  ax-13 1445  ax-14 1446  ax-17 1460  ax-i9 1464  ax-ial 1468  ax-i5r 1469  ax-ext 2065  ax-sep 3922  ax-pow 3974  ax-pr 4000  ax-un 4224  ax-setind 4316  ax-cnex 7339  ax-resscn 7340  ax-1cn 7341  ax-1re 7342  ax-icn 7343  ax-addcl 7344  ax-addrcl 7345  ax-mulcl 7346  ax-addcom 7348  ax-addass 7350  ax-distr 7352  ax-i2m1 7353  ax-0id 7356  ax-rnegex 7357  ax-cnre 7359  ax-pre-ltirr 7360  ax-pre-apti 7363  ax-pre-ltadd 7364
This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-3an 922  df-tru 1288  df-fal 1291  df-nf 1391  df-sb 1688  df-eu 1946  df-mo 1947  df-clab 2070  df-cleq 2076  df-clel 2079  df-nfc 2212  df-ne 2250  df-nel 2345  df-ral 2358  df-rex 2359  df-reu 2360  df-rmo 2361  df-rab 2362  df-v 2614  df-sbc 2827  df-csb 2920  df-dif 2986  df-un 2988  df-in 2990  df-ss 2997  df-pw 3408  df-sn 3428  df-pr 3429  df-op 3431  df-uni 3628  df-br 3812  df-opab 3866  df-mpt 3867  df-id 4084  df-xp 4407  df-rel 4408  df-cnv 4409  df-co 4410  df-dm 4411  df-rn 4412  df-res 4413  df-ima 4414  df-iota 4934  df-fun 4971  df-fn 4972  df-f 4973  df-f1 4974  df-fo 4975  df-f1o 4976  df-fv 4977  df-isom 4978  df-riota 5547  df-ov 5594  df-oprab 5595  df-mpt2 5596  df-sup 6586  df-inf 6587  df-pnf 7427  df-mnf 7428  df-ltxr 7430  df-sub 7558  df-neg 7559
This theorem is referenced by:  supminfex  8980  minmax  10486  infssuzcldc  10727
  Copyright terms: Public domain W3C validator