Theorem rexanre 12009

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 4134	. . . . . . . 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 4134	. . . . . . . 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 11999	. . . . . 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 12003	. . . . . . . . . 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 4134	. . . . . . . 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 4131  supcsup 7328  ℝcr 8184   < clt 8366   ≤ cle 8367

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 4248  ax-sep 4251  ax-nul 4261  ax-pow 4313  ax-pr 4348  ax-un 4580  ax-setind 4686  ax-iinf 4737  ax-cnex 8276  ax-resscn 8277  ax-1cn 8278  ax-1re 8279  ax-icn 8280  ax-addcl 8281  ax-addrcl 8282  ax-mulcl 8283  ax-mulrcl 8284  ax-addcom 8285  ax-mulcom 8286  ax-addass 8287  ax-mulass 8288  ax-distr 8289  ax-i2m1 8290  ax-0lt1 8291  ax-1rid 8292  ax-0id 8293  ax-rnegex 8294  ax-precex 8295  ax-cnre 8296  ax-pre-ltirr 8297  ax-pre-ltwlin 8298  ax-pre-lttrn 8299  ax-pre-apti 8300  ax-pre-ltadd 8301  ax-pre-mulgt0 8302  ax-pre-mulext 8303  ax-arch 8304  ax-caucvg 8305

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 4132  df-opab 4194  df-mpt 4195  df-tr 4232  df-id 4440  df-po 4443  df-iso 4444  df-iord 4513  df-on 4515  df-ilim 4516  df-suc 4518  df-iom 4740  df-xp 4782  df-rel 4783  df-cnv 4784  df-co 4785  df-dm 4786  df-rn 4787  df-res 4788  df-ima 4789  df-iota 5340  df-fun 5382  df-fn 5383  df-f 5384  df-f1 5385  df-fo 5386  df-f1o 5387  df-fv 5388  df-riota 6041  df-ov 6091  df-oprab 6092  df-mpo 6093  df-1st 6378  df-2nd 6379  df-recs 6580  df-frec 6666  df-sup 7330  df-pnf 8368  df-mnf 8369  df-xr 8370  df-ltxr 8371  df-le 8372  df-sub 8506  df-neg 8507  df-reap 8911  df-ap 8918  df-div 9011  df-inn 9314  df-2 9372  df-3 9373  df-4 9374  df-n0 9575  df-z 9656  df-uz 9938  df-rp 10072  df-seqfrec 10906  df-exp 10997  df-cj 11629  df-re 11630  df-im 11631  df-rsqrt 11786  df-abs 11787

This theorem is used by: (None)