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

Theorem lbzbi 9422
Description: If a set of reals is bounded below, it is bounded below by an integer. (Contributed by Paul Chapman, 21-Mar-2011.)
Assertion
Ref Expression
lbzbi (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
Distinct variable group:   𝑥,𝐴,𝑦

Proof of Theorem lbzbi
Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfv 1508 . . 3 𝑥 𝐴 ⊆ ℝ
2 nfre1 2476 . . 3 𝑥𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦
3 btwnz 9184 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℝ → (∃𝑧 ∈ ℤ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∃𝑧 ∈ ℤ 𝑥 < 𝑧))
43simpld 111 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℝ → ∃𝑧 ∈ ℤ 𝑧 < 𝑥)
5 ssel2 3092 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑦𝐴) → 𝑦 ∈ ℝ)
6 zre 9072 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 (𝑧 ∈ ℤ → 𝑧 ∈ ℝ)
7 ltleletr 7860 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((𝑧 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑧 < 𝑥𝑥𝑦) → 𝑧𝑦))
86, 7syl3an1 1249 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑧 < 𝑥𝑥𝑦) → 𝑧𝑦))
98expd 256 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑧 < 𝑥 → (𝑥𝑦𝑧𝑦)))
1093expia 1183 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑦 ∈ ℝ → (𝑧 < 𝑥 → (𝑥𝑦𝑧𝑦))))
115, 10syl5 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑦𝐴) → (𝑧 < 𝑥 → (𝑥𝑦𝑧𝑦))))
1211expdimp 257 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (𝑦𝐴 → (𝑧 < 𝑥 → (𝑥𝑦𝑧𝑦))))
1312com23 78 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (𝑧 < 𝑥 → (𝑦𝐴 → (𝑥𝑦𝑧𝑦))))
1413imp 123 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ 𝑧 < 𝑥) → (𝑦𝐴 → (𝑥𝑦𝑧𝑦)))
1514ralrimiv 2504 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ 𝑧 < 𝑥) → ∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦𝑧𝑦))
16 ralim 2491 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦𝑧𝑦) → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦))
1715, 16syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ 𝑧 < 𝑥) → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦))
1817ex 114 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (𝑧 < 𝑥 → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
1918anasss 396 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑧 ∈ ℤ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ)) → (𝑧 < 𝑥 → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
2019expcom 115 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (𝑧 ∈ ℤ → (𝑧 < 𝑥 → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦))))
2120com23 78 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (𝑧 < 𝑥 → (𝑧 ∈ ℤ → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦))))
2221imp 123 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ 𝑧 < 𝑥) → (𝑧 ∈ ℤ → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
2322imdistand 443 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ 𝑧 < 𝑥) → ((𝑧 ∈ ℤ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → (𝑧 ∈ ℤ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
24 breq1 3932 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑧 → (𝑥𝑦𝑧𝑦))
2524ralbidv 2437 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑧 → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 ↔ ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦))
2625rspcev 2789 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑧 ∈ ℤ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑧𝑦) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)
2723, 26syl6 33 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ 𝑧 < 𝑥) → ((𝑧 ∈ ℤ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
2827ex 114 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (𝑧 < 𝑥 → ((𝑧 ∈ ℤ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
2928com23 78 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((𝑧 ∈ ℤ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → (𝑧 < 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
3029ancomsd 267 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((∀𝑦𝐴 𝑥𝑦𝑧 ∈ ℤ) → (𝑧 < 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
3130expdimp 257 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → (𝑧 ∈ ℤ → (𝑧 < 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
3231rexlimdv 2548 . . . . . . . 8 (((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → (∃𝑧 ∈ ℤ 𝑧 < 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
3332anasss 396 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)) → (∃𝑧 ∈ ℤ 𝑧 < 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
3433expcom 115 . . . . . 6 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → (𝑥 ∈ ℝ → (∃𝑧 ∈ ℤ 𝑧 < 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
354, 34mpdi 43 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦) → (𝑥 ∈ ℝ → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
3635ex 114 . . . 4 (𝐴 ⊆ ℝ → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → (𝑥 ∈ ℝ → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
3736com23 78 . . 3 (𝐴 ⊆ ℝ → (𝑥 ∈ ℝ → (∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
381, 2, 37rexlimd 2546 . 2 (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
39 zssre 9075 . . 3 ℤ ⊆ ℝ
40 ssrexv 3162 . . 3 (ℤ ⊆ ℝ → (∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
4139, 40ax-mp 5 . 2 (∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦)
4238, 41impbid1 141 1 (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦 ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑥𝑦))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 103  wb 104  w3a 962  wcel 1480  wral 2416  wrex 2417  wss 3071   class class class wbr 3929  cr 7633   < clt 7814  cle 7815  cz 9068
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 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2121  ax-sep 4046  ax-pow 4098  ax-pr 4131  ax-un 4355  ax-setind 4452  ax-cnex 7725  ax-resscn 7726  ax-1cn 7727  ax-1re 7728  ax-icn 7729  ax-addcl 7730  ax-addrcl 7731  ax-mulcl 7732  ax-addcom 7734  ax-addass 7736  ax-distr 7738  ax-i2m1 7739  ax-0lt1 7740  ax-0id 7742  ax-rnegex 7743  ax-cnre 7745  ax-pre-ltirr 7746  ax-pre-ltwlin 7747  ax-pre-lttrn 7748  ax-pre-ltadd 7750  ax-arch 7753
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3or 963  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2002  df-mo 2003  df-clab 2126  df-cleq 2132  df-clel 2135  df-nfc 2270  df-ne 2309  df-nel 2404  df-ral 2421  df-rex 2422  df-reu 2423  df-rab 2425  df-v 2688  df-sbc 2910  df-dif 3073  df-un 3075  df-in 3077  df-ss 3084  df-pw 3512  df-sn 3533  df-pr 3534  df-op 3536  df-uni 3737  df-int 3772  df-br 3930  df-opab 3990  df-id 4215  df-xp 4545  df-rel 4546  df-cnv 4547  df-co 4548  df-dm 4549  df-iota 5088  df-fun 5125  df-fv 5131  df-riota 5730  df-ov 5777  df-oprab 5778  df-mpo 5779  df-pnf 7816  df-mnf 7817  df-xr 7818  df-ltxr 7819  df-le 7820  df-sub 7949  df-neg 7950  df-inn 8735  df-z 9069
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator