Theorem rexanre 11171

Description: Combine two different upper real properties into one. (Contributed by Mario Carneiro, 8-May-2016.)

Assertion

Ref	Expression
rexanre	⊢ (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) ↔ (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓))))

Distinct variable groups:   𝑗,𝑘,𝐴   𝜑,𝑗   𝜓,𝑗

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝜓(𝑘)

Proof of Theorem rexanre

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl 108	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝜓) → 𝜑)
2	1	imim2i 12	. . . . 5 ⊢ ((𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) → (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑))
3	2	ralimi 2533	. . . 4 ⊢ (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) → ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑))
4	3	reximi 2567	. . 3 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑))
5		simpr 109	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝜓) → 𝜓)
6	5	imim2i 12	. . . . 5 ⊢ ((𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) → (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓))
7	6	ralimi 2533	. . . 4 ⊢ (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) → ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓))
8	7	reximi 2567	. . 3 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓))
9	4, 8	jca 304	. 2 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) → (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓)))
10		breq1 3990	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = 𝑥 → (𝑗 ≤ 𝑘 ↔ 𝑥 ≤ 𝑘))
11	10	imbi1d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 = 𝑥 → ((𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
12	11	ralbidv 2470	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = 𝑥 → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
13	12	cbvrexv 2697	. . . . 5 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑))
14		breq1 3990	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = 𝑦 → (𝑗 ≤ 𝑘 ↔ 𝑦 ≤ 𝑘))
15	14	imbi1d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 = 𝑦 → ((𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓) ↔ (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)))
16	15	ralbidv 2470	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = 𝑦 → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓) ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)))
17	16	cbvrexv 2697	. . . . 5 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓) ↔ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓))
18	13, 17	anbi12i 457	. . . 4 ⊢ ((∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓)) ↔ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)))
19		reeanv 2639	. . . 4 ⊢ (∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)) ↔ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)))
20	18, 19	bitr4i 186	. . 3 ⊢ ((∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓)) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)))
21		maxcl 11161	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
22	21	adantl 275	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
23		r19.26 2596	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑘 ∈ 𝐴 ((𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)) ↔ (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)))
24		anim12 342	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)) → ((𝑥 ≤ 𝑘 ∧ 𝑦 ≤ 𝑘) → (𝜑 ∧ 𝜓)))
25		simplrl 530	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
26		simplrr 531	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ ℝ)
27		simpl 108	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → 𝐴 ⊆ ℝ)
28	27	sselda 3147	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑘 ∈ ℝ)
29		maxleastb 11165	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℝ) → (sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 ↔ (𝑥 ≤ 𝑘 ∧ 𝑦 ≤ 𝑘)))
30	25, 26, 28, 29	syl3anc 1233	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 ↔ (𝑥 ≤ 𝑘 ∧ 𝑦 ≤ 𝑘)))
31	30	imbi1d 230	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → ((sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) ↔ ((𝑥 ≤ 𝑘 ∧ 𝑦 ≤ 𝑘) → (𝜑 ∧ 𝜓))))
32	24, 31	syl5ibr 155	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (((𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)) → (sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓))))
33	32	ralimdva 2537	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → (∀𝑘 ∈ 𝐴 ((𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)) → ∀𝑘 ∈ 𝐴 (sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓))))
34	23, 33	syl5bir 152	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → ((∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)) → ∀𝑘 ∈ 𝐴 (sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓))))
35		breq1 3990	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) → (𝑗 ≤ 𝑘 ↔ sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘))
36	35	imbi1d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 = sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) → ((𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) ↔ (sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓))))
37	36	ralbidv 2470	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓))))
38	37	rspcev 2834	. . . . 5 ⊢ ((sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓))) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)))
39	22, 34, 38	syl6an 1427	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → ((∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓))))
40	39	rexlimdvva 2595	. . 3 ⊢ (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓))))
41	20, 40	syl5bi 151	. 2 ⊢ (𝐴 ⊆ ℝ → ((∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓)) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓))))
42	9, 41	impbid2 142	1 ⊢ (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) ↔ (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   = wceq 1348   ∈ wcel 2141  ∀wral 2448  ∃wrex 2449   ⊆ wss 3121  {cpr 3582   class class class wbr 3987  supcsup 6955  ℝcr 7760   < clt 7941   ≤ cle 7942

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-13 2143  ax-14 2144  ax-ext 2152  ax-coll 4102  ax-sep 4105  ax-nul 4113  ax-pow 4158  ax-pr 4192  ax-un 4416  ax-setind 4519  ax-iinf 4570  ax-cnex 7852  ax-resscn 7853  ax-1cn 7854  ax-1re 7855  ax-icn 7856  ax-addcl 7857  ax-addrcl 7858  ax-mulcl 7859  ax-mulrcl 7860  ax-addcom 7861  ax-mulcom 7862  ax-addass 7863  ax-mulass 7864  ax-distr 7865  ax-i2m1 7866  ax-0lt1 7867  ax-1rid 7868  ax-0id 7869  ax-rnegex 7870  ax-precex 7871  ax-cnre 7872  ax-pre-ltirr 7873  ax-pre-ltwlin 7874  ax-pre-lttrn 7875  ax-pre-apti 7876  ax-pre-ltadd 7877  ax-pre-mulgt0 7878  ax-pre-mulext 7879  ax-arch 7880  ax-caucvg 7881

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 830  df-3or 974  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-ne 2341  df-nel 2436  df-ral 2453  df-rex 2454  df-reu 2455  df-rmo 2456  df-rab 2457  df-v 2732  df-sbc 2956  df-csb 3050  df-dif 3123  df-un 3125  df-in 3127  df-ss 3134  df-nul 3415  df-if 3526  df-pw 3566  df-sn 3587  df-pr 3588  df-op 3590  df-uni 3795  df-int 3830  df-iun 3873  df-br 3988  df-opab 4049  df-mpt 4050  df-tr 4086  df-id 4276  df-po 4279  df-iso 4280  df-iord 4349  df-on 4351  df-ilim 4352  df-suc 4354  df-iom 4573  df-xp 4615  df-rel 4616  df-cnv 4617  df-co 4618  df-dm 4619  df-rn 4620  df-res 4621  df-ima 4622  df-iota 5158  df-fun 5198  df-fn 5199  df-f 5200  df-f1 5201  df-fo 5202  df-f1o 5203  df-fv 5204  df-riota 5806  df-ov 5853  df-oprab 5854  df-mpo 5855  df-1st 6116  df-2nd 6117  df-recs 6281  df-frec 6367  df-sup 6957  df-pnf 7943  df-mnf 7944  df-xr 7945  df-ltxr 7946  df-le 7947  df-sub 8079  df-neg 8080  df-reap 8481  df-ap 8488  df-div 8577  df-inn 8866  df-2 8924  df-3 8925  df-4 8926  df-n0 9123  df-z 9200  df-uz 9475  df-rp 9598  df-seqfrec 10389  df-exp 10463  df-cj 10793  df-re 10794  df-im 10795  df-rsqrt 10949  df-abs 10950

This theorem is referenced by: (None)