Theorem prcunqu 7569

Description: An upper cut is closed upwards under the positive fractions. (Contributed by Jim Kingdon, 25-Nov-2019.)

Assertion

Ref	Expression
prcunqu	⊢ ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) → (𝐶 <Q 𝐵 → 𝐵 ∈ 𝑈))

Proof of Theorem prcunqu

Dummy variables 𝑏 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ltrelnq 7449	. . . . . 6 ⊢ <Q ⊆ (Q × Q)
2	1	brel 4716	. . . . 5 ⊢ (𝐶 <Q 𝐵 → (𝐶 ∈ Q ∧ 𝐵 ∈ Q))
3	2	simprd 114	. . . 4 ⊢ (𝐶 <Q 𝐵 → 𝐵 ∈ Q)
4	3	adantl 277	. . 3 ⊢ (((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) ∧ 𝐶 <Q 𝐵) → 𝐵 ∈ Q)
5		breq2 4038	. . . . . . 7 ⊢ (𝑏 = 𝐵 → (𝐶 <Q 𝑏 ↔ 𝐶 <Q 𝐵))
6		eleq1 2259	. . . . . . 7 ⊢ (𝑏 = 𝐵 → (𝑏 ∈ 𝑈 ↔ 𝐵 ∈ 𝑈))
7	5, 6	imbi12d 234	. . . . . 6 ⊢ (𝑏 = 𝐵 → ((𝐶 <Q 𝑏 → 𝑏 ∈ 𝑈) ↔ (𝐶 <Q 𝐵 → 𝐵 ∈ 𝑈)))
8	7	imbi2d 230	. . . . 5 ⊢ (𝑏 = 𝐵 → (((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) → (𝐶 <Q 𝑏 → 𝑏 ∈ 𝑈)) ↔ ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) → (𝐶 <Q 𝐵 → 𝐵 ∈ 𝑈))))
9	1	brel 4716	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐶 <Q 𝑏 → (𝐶 ∈ Q ∧ 𝑏 ∈ Q))
10		an42 587	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐶 ∈ Q ∧ 𝑏 ∈ Q) ∧ (𝐶 ∈ 𝑈 ∧ ⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P)) ↔ ((𝐶 ∈ Q ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) ∧ (⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝑏 ∈ Q)))
11		breq1 4037	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑐 = 𝐶 → (𝑐 <Q 𝑏 ↔ 𝐶 <Q 𝑏))
12		eleq1 2259	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑐 = 𝐶 → (𝑐 ∈ 𝑈 ↔ 𝐶 ∈ 𝑈))
13	11, 12	anbi12d 473	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑐 = 𝐶 → ((𝑐 <Q 𝑏 ∧ 𝑐 ∈ 𝑈) ↔ (𝐶 <Q 𝑏 ∧ 𝐶 ∈ 𝑈)))
14	13	rspcev 2868	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐶 ∈ Q ∧ (𝐶 <Q 𝑏 ∧ 𝐶 ∈ 𝑈)) → ∃𝑐 ∈ Q (𝑐 <Q 𝑏 ∧ 𝑐 ∈ 𝑈))
15		elinp 7558	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ↔ (((𝐿 ⊆ Q ∧ 𝑈 ⊆ Q) ∧ (∃𝑐 ∈ Q 𝑐 ∈ 𝐿 ∧ ∃𝑏 ∈ Q 𝑏 ∈ 𝑈)) ∧ ((∀𝑐 ∈ Q (𝑐 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑏 ∈ Q (𝑐 <Q 𝑏 ∧ 𝑏 ∈ 𝐿)) ∧ ∀𝑏 ∈ Q (𝑏 ∈ 𝑈 ↔ ∃𝑐 ∈ Q (𝑐 <Q 𝑏 ∧ 𝑐 ∈ 𝑈))) ∧ ∀𝑐 ∈ Q ¬ (𝑐 ∈ 𝐿 ∧ 𝑐 ∈ 𝑈) ∧ ∀𝑐 ∈ Q ∀𝑏 ∈ Q (𝑐 <Q 𝑏 → (𝑐 ∈ 𝐿 ∨ 𝑏 ∈ 𝑈)))))
16		simpr1r 1057	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝐿 ⊆ Q ∧ 𝑈 ⊆ Q) ∧ (∃𝑐 ∈ Q 𝑐 ∈ 𝐿 ∧ ∃𝑏 ∈ Q 𝑏 ∈ 𝑈)) ∧ ((∀𝑐 ∈ Q (𝑐 ∈ 𝐿 ↔ ∃𝑏 ∈ Q (𝑐 <Q 𝑏 ∧ 𝑏 ∈ 𝐿)) ∧ ∀𝑏 ∈ Q (𝑏 ∈ 𝑈 ↔ ∃𝑐 ∈ Q (𝑐 <Q 𝑏 ∧ 𝑐 ∈ 𝑈))) ∧ ∀𝑐 ∈ Q ¬ (𝑐 ∈ 𝐿 ∧ 𝑐 ∈ 𝑈) ∧ ∀𝑐 ∈ Q ∀𝑏 ∈ Q (𝑐 <Q 𝑏 → (𝑐 ∈ 𝐿 ∨ 𝑏 ∈ 𝑈)))) → ∀𝑏 ∈ Q (𝑏 ∈ 𝑈 ↔ ∃𝑐 ∈ Q (𝑐 <Q 𝑏 ∧ 𝑐 ∈ 𝑈)))
17	15, 16	sylbi 121	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P → ∀𝑏 ∈ Q (𝑏 ∈ 𝑈 ↔ ∃𝑐 ∈ Q (𝑐 <Q 𝑏 ∧ 𝑐 ∈ 𝑈)))
18	17	r19.21bi 2585	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝑏 ∈ Q) → (𝑏 ∈ 𝑈 ↔ ∃𝑐 ∈ Q (𝑐 <Q 𝑏 ∧ 𝑐 ∈ 𝑈)))
19	14, 18	syl5ibrcom 157	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐶 ∈ Q ∧ (𝐶 <Q 𝑏 ∧ 𝐶 ∈ 𝑈)) → ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝑏 ∈ Q) → 𝑏 ∈ 𝑈))
20	19	3impb 1201	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐶 ∈ Q ∧ 𝐶 <Q 𝑏 ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) → ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝑏 ∈ Q) → 𝑏 ∈ 𝑈))
21	20	3com12 1209	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐶 <Q 𝑏 ∧ 𝐶 ∈ Q ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) → ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝑏 ∈ Q) → 𝑏 ∈ 𝑈))
22	21	3expib 1208	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐶 <Q 𝑏 → ((𝐶 ∈ Q ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) → ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝑏 ∈ Q) → 𝑏 ∈ 𝑈)))
23	22	impd 254	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐶 <Q 𝑏 → (((𝐶 ∈ Q ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) ∧ (⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝑏 ∈ Q)) → 𝑏 ∈ 𝑈))
24	10, 23	biimtrid 152	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐶 <Q 𝑏 → (((𝐶 ∈ Q ∧ 𝑏 ∈ Q) ∧ (𝐶 ∈ 𝑈 ∧ ⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P)) → 𝑏 ∈ 𝑈))
25	9, 24	mpand 429	. . . . . . 7 ⊢ (𝐶 <Q 𝑏 → ((𝐶 ∈ 𝑈 ∧ ⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P) → 𝑏 ∈ 𝑈))
26	25	com12 30	. . . . . 6 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝑈 ∧ ⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P) → (𝐶 <Q 𝑏 → 𝑏 ∈ 𝑈))
27	26	ancoms 268	. . . . 5 ⊢ ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) → (𝐶 <Q 𝑏 → 𝑏 ∈ 𝑈))
28	8, 27	vtoclg 2824	. . . 4 ⊢ (𝐵 ∈ Q → ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) → (𝐶 <Q 𝐵 → 𝐵 ∈ 𝑈)))
29	28	impd 254	. . 3 ⊢ (𝐵 ∈ Q → (((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) ∧ 𝐶 <Q 𝐵) → 𝐵 ∈ 𝑈))
30	4, 29	mpcom 36	. 2 ⊢ (((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) ∧ 𝐶 <Q 𝐵) → 𝐵 ∈ 𝑈)
31	30	ex 115	1 ⊢ ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) → (𝐶 <Q 𝐵 → 𝐵 ∈ 𝑈))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∨ wo 709   ∧ w3a 980   = wceq 1364   ∈ wcel 2167  ∀wral 2475  ∃wrex 2476   ⊆ wss 3157  ⟨cop 3626   class class class wbr 4034  Qcnq 7364   <_Q cltq 7369  Pcnp 7375

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 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4149  ax-sep 4152  ax-pow 4208  ax-pr 4243  ax-un 4469  ax-iinf 4625

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 982  df-tru 1367  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-pw 3608  df-sn 3629  df-pr 3630  df-op 3632  df-uni 3841  df-int 3876  df-iun 3919  df-br 4035  df-opab 4096  df-mpt 4097  df-id 4329  df-iom 4628  df-xp 4670  df-rel 4671  df-cnv 4672  df-co 4673  df-dm 4674  df-rn 4675  df-res 4676  df-ima 4677  df-iota 5220  df-fun 5261  df-fn 5262  df-f 5263  df-f1 5264  df-fo 5265  df-f1o 5266  df-fv 5267  df-qs 6607  df-ni 7388  df-nqqs 7432  df-ltnqqs 7437  df-inp 7550

This theorem is referenced by:  prarloc  7587  prarloc2  7588  addnqprulem  7612  nqpru  7636  prmuloc2  7651  mulnqpru  7653  distrlem4pru  7669  1idpru  7675  ltexprlemm  7684  ltexprlemupu  7688  ltexprlemrl  7694  ltexprlemfu  7695  ltexprlemru  7696  aptiprlemu  7724  suplocexprlemdisj  7804  suplocexprlemub  7807