Theorem rexico 11163

Description: Restrict the base of an upper real quantifier to an upper real set. (Contributed by Mario Carneiro, 12-May-2016.)

Assertion

Ref	Expression
rexico	⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (∃𝑗 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑)))

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

Allowed substitution hint:   𝜑(𝑘)

Proof of Theorem rexico

Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpr 109	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ ℝ)
2		pnfxr 7951	. . . 4 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
3		icossre 9890	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ +∞ ∈ ℝ*) → (𝐵[,)+∞) ⊆ ℝ)
4	1, 2, 3	sylancl 410	. . 3 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐵[,)+∞) ⊆ ℝ)
5		ssrexv 3207	. . 3 ⊢ ((𝐵[,)+∞) ⊆ ℝ → (∃𝑗 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
6	4, 5	syl 14	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (∃𝑗 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
7		maxcl 11152	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
8	7	adantll 468	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
9		maxle1 11153	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → 𝐵 ≤ sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ))
10	9	adantll 468	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → 𝐵 ≤ sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ))
11		elicopnf 9905	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ ℝ → (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ (𝐵[,)+∞) ↔ (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ 𝐵 ≤ sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ))))
12	11	ad2antlr 481	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ (𝐵[,)+∞) ↔ (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ 𝐵 ≤ sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ))))
13	8, 10, 12	mpbir2and 934	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ (𝐵[,)+∞))
14		simpllr 524	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
15		simplr 520	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑗 ∈ ℝ)
16		simpll 519	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → 𝐴 ⊆ ℝ)
17	16	sselda 3142	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑘 ∈ ℝ)
18		maxleastb 11156	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℝ) → (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 ↔ (𝐵 ≤ 𝑘 ∧ 𝑗 ≤ 𝑘)))
19	14, 15, 17, 18	syl3anc 1228	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 ↔ (𝐵 ≤ 𝑘 ∧ 𝑗 ≤ 𝑘)))
20		simpr 109	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐵 ≤ 𝑘 ∧ 𝑗 ≤ 𝑘) → 𝑗 ≤ 𝑘)
21	19, 20	syl6bi 162	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → 𝑗 ≤ 𝑘))
22	21	imim1d 75	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → ((𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → 𝜑)))
23	22	ralimdva 2533	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → ∀𝑘 ∈ 𝐴 (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → 𝜑)))
24		breq1 3985	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) → (𝑛 ≤ 𝑘 ↔ sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘))
25	24	imbi1d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) → ((𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → 𝜑)))
26	25	ralbidv 2466	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → 𝜑)))
27	26	rspcev 2830	. . . . 5 ⊢ ((sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ (𝐵[,)+∞) ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → 𝜑)) → ∃𝑛 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑))
28	13, 23, 27	syl6an 1422	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → ∃𝑛 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
29	28	rexlimdva 2583	. . 3 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → ∃𝑛 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
30		breq1 3985	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (𝑛 ≤ 𝑘 ↔ 𝑗 ≤ 𝑘))
31	30	imbi1d 230	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → ((𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
32	31	ralbidv 2466	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
33	32	cbvrexv 2693	. . 3 ⊢ (∃𝑛 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∃𝑗 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑))
34	29, 33	syl6ib 160	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → ∃𝑗 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
35	6, 34	impbid 128	1 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (∃𝑗 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   = wceq 1343   ∈ wcel 2136  ∀wral 2444  ∃wrex 2445   ⊆ wss 3116  {cpr 3577   class class class wbr 3982  (class class class)co 5842  supcsup 6947  ℝcr 7752  +∞cpnf 7930  ℝ^*cxr 7932   < clt 7933   ≤ cle 7934  [,)cico 9826

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 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-coll 4097  ax-sep 4100  ax-nul 4108  ax-pow 4153  ax-pr 4187  ax-un 4411  ax-setind 4514  ax-iinf 4565  ax-cnex 7844  ax-resscn 7845  ax-1cn 7846  ax-1re 7847  ax-icn 7848  ax-addcl 7849  ax-addrcl 7850  ax-mulcl 7851  ax-mulrcl 7852  ax-addcom 7853  ax-mulcom 7854  ax-addass 7855  ax-mulass 7856  ax-distr 7857  ax-i2m1 7858  ax-0lt1 7859  ax-1rid 7860  ax-0id 7861  ax-rnegex 7862  ax-precex 7863  ax-cnre 7864  ax-pre-ltirr 7865  ax-pre-ltwlin 7866  ax-pre-lttrn 7867  ax-pre-apti 7868  ax-pre-ltadd 7869  ax-pre-mulgt0 7870  ax-pre-mulext 7871  ax-arch 7872  ax-caucvg 7873

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 825  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2297  df-ne 2337  df-nel 2432  df-ral 2449  df-rex 2450  df-reu 2451  df-rmo 2452  df-rab 2453  df-v 2728  df-sbc 2952  df-csb 3046  df-dif 3118  df-un 3120  df-in 3122  df-ss 3129  df-nul 3410  df-if 3521  df-pw 3561  df-sn 3582  df-pr 3583  df-op 3585  df-uni 3790  df-int 3825  df-iun 3868  df-br 3983  df-opab 4044  df-mpt 4045  df-tr 4081  df-id 4271  df-po 4274  df-iso 4275  df-iord 4344  df-on 4346  df-ilim 4347  df-suc 4349  df-iom 4568  df-xp 4610  df-rel 4611  df-cnv 4612  df-co 4613  df-dm 4614  df-rn 4615  df-res 4616  df-ima 4617  df-iota 5153  df-fun 5190  df-fn 5191  df-f 5192  df-f1 5193  df-fo 5194  df-f1o 5195  df-fv 5196  df-riota 5798  df-ov 5845  df-oprab 5846  df-mpo 5847  df-1st 6108  df-2nd 6109  df-recs 6273  df-frec 6359  df-sup 6949  df-pnf 7935  df-mnf 7936  df-xr 7937  df-ltxr 7938  df-le 7939  df-sub 8071  df-neg 8072  df-reap 8473  df-ap 8480  df-div 8569  df-inn 8858  df-2 8916  df-3 8917  df-4 8918  df-n0 9115  df-z 9192  df-uz 9467  df-rp 9590  df-ico 9830  df-seqfrec 10381  df-exp 10455  df-cj 10784  df-re 10785  df-im 10786  df-rsqrt 10940  df-abs 10941

This theorem is referenced by: (None)