Theorem rexanre 12003

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 109	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝜓) → 𝜑)
2	1	imim2i 12	. . . . 5 ⊢ ((𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) → (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑))
3	2	ralimi 2613	. . . 4 ⊢ (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) → ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑))
4	3	reximi 2647	. . 3 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑))
5		simpr 110	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝜓) → 𝜓)
6	5	imim2i 12	. . . . 5 ⊢ ((𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) → (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓))
7	6	ralimi 2613	. . . 4 ⊢ (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) → ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓))
8	7	reximi 2647	. . 3 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓))
9	4, 8	jca 306	. 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 4133	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = 𝑥 → (𝑗 ≤ 𝑘 ↔ 𝑥 ≤ 𝑘))
11	10	imbi1d 231	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 = 𝑥 → ((𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
12	11	ralbidv 2550	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = 𝑥 → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
13	12	cbvrexv 2787	. . . . 5 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑))
14		breq1 4133	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = 𝑦 → (𝑗 ≤ 𝑘 ↔ 𝑦 ≤ 𝑘))
15	14	imbi1d 231	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 = 𝑦 → ((𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓) ↔ (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)))
16	15	ralbidv 2550	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = 𝑦 → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓) ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)))
17	16	cbvrexv 2787	. . . . 5 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜓) ↔ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓))
18	13, 17	anbi12i 464	. . . 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 2721	. . . 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 187	. . 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 11993	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
22	21	adantl 277	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
23		r19.26 2677	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑘 ∈ 𝐴 ((𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)) ↔ (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)))
24		anim12 344	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑥 ≤ 𝑘 → 𝜑) ∧ (𝑦 ≤ 𝑘 → 𝜓)) → ((𝑥 ≤ 𝑘 ∧ 𝑦 ≤ 𝑘) → (𝜑 ∧ 𝜓)))
25		simplrl 541	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
26		simplrr 542	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ ℝ)
27		simpl 109	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → 𝐴 ⊆ ℝ)
28	27	sselda 3248	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑘 ∈ ℝ)
29		maxleastb 11997	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℝ) → (sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 ↔ (𝑥 ≤ 𝑘 ∧ 𝑦 ≤ 𝑘)))
30	25, 26, 28, 29	syl3anc 1278	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 ↔ (𝑥 ≤ 𝑘 ∧ 𝑦 ≤ 𝑘)))
31	30	imbi1d 231	. . . . . . . 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	imbitrrid 156	. . . . . . 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 2617	. . . . . 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	biimtrrid 153	. . . . 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 4133	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) → (𝑗 ≤ 𝑘 ↔ sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘))
36	35	imbi1d 231	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 = sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) → ((𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) ↔ (sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓))))
37	36	ralbidv 2550	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓)) ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (sup({𝑥, 𝑦}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → (𝜑 ∧ 𝜓))))
38	37	rspcev 2929	. . . . 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 1483	. . . 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 2676	. . 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	biimtrid 152	. 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 143	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))))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1402   ∈ wcel 2209  ∀wral 2528  ∃wrex 2529   ⊆ wss 3220  {cpr 3710   class class class wbr 4130  supcsup 7323  ℝcr 8179   < clt 8361   ≤ cle 8362

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4246  ax-sep 4249  ax-nul 4259  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578  ax-setind 4684  ax-iinf 4735  ax-cnex 8271  ax-resscn 8272  ax-1cn 8273  ax-1re 8274  ax-icn 8275  ax-addcl 8276  ax-addrcl 8277  ax-mulcl 8278  ax-mulrcl 8279  ax-addcom 8280  ax-mulcom 8281  ax-addass 8282  ax-mulass 8283  ax-distr 8284  ax-i2m1 8285  ax-0lt1 8286  ax-1rid 8287  ax-0id 8288  ax-rnegex 8289  ax-precex 8290  ax-cnre 8291  ax-pre-ltirr 8292  ax-pre-ltwlin 8293  ax-pre-lttrn 8294  ax-pre-apti 8295  ax-pre-ltadd 8296  ax-pre-mulgt0 8297  ax-pre-mulext 8298  ax-arch 8299  ax-caucvg 8300

This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-tr 4230  df-id 4438  df-po 4441  df-iso 4442  df-iord 4511  df-on 4513  df-ilim 4514  df-suc 4516  df-iom 4738  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-rn 4785  df-res 4786  df-ima 4787  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fn 5380  df-f 5381  df-f1 5382  df-fo 5383  df-f1o 5384  df-fv 5385  df-riota 6038  df-ov 6088  df-oprab 6089  df-mpo 6090  df-1st 6374  df-2nd 6375  df-recs 6576  df-frec 6662  df-sup 7325  df-pnf 8363  df-mnf 8364  df-xr 8365  df-ltxr 8366  df-le 8367  df-sub 8501  df-neg 8502  df-reap 8906  df-ap 8913  df-div 9006  df-inn 9308  df-2 9366  df-3 9367  df-4 9368  df-n0 9569  df-z 9650  df-uz 9932  df-rp 10066  df-seqfrec 10900  df-exp 10991  df-cj 11623  df-re 11624  df-im 11625  df-rsqrt 11780  df-abs 11781

This theorem is used by: (None)