Theorem rexico 12010

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 110	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ ℝ)
2		pnfxr 8384	. . . 4 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
3		icossre 10373	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ +∞ ∈ ℝ*) → (𝐵[,)+∞) ⊆ ℝ)
4	1, 2, 3	sylancl 417	. . 3 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐵[,)+∞) ⊆ ℝ)
5		ssrexv 3313	. . 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 11999	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
8	7	adantll 480	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
9		maxle1 12000	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → 𝐵 ≤ sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ))
10	9	adantll 480	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → 𝐵 ≤ sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ))
11		elicopnf 10388	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ ℝ → (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ (𝐵[,)+∞) ↔ (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ 𝐵 ≤ sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ))))
12	11	ad2antlr 493	. . . . . 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 957	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ (𝐵[,)+∞))
14		simpllr 540	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
15		simplr 533	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑗 ∈ ℝ)
16		simpll 531	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → 𝐴 ⊆ ℝ)
17	16	sselda 3248	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑘 ∈ ℝ)
18		maxleastb 12003	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℝ) → (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 ↔ (𝐵 ≤ 𝑘 ∧ 𝑗 ≤ 𝑘)))
19	14, 15, 17, 18	syl3anc 1278	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 ↔ (𝐵 ≤ 𝑘 ∧ 𝑗 ≤ 𝑘)))
20		simpr 110	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐵 ≤ 𝑘 ∧ 𝑗 ≤ 𝑘) → 𝑗 ≤ 𝑘)
21	19, 20	biimtrdi 163	. . . . . . 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 2617	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → ∀𝑘 ∈ 𝐴 (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → 𝜑)))
24		breq1 4134	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) → (𝑛 ≤ 𝑘 ↔ sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘))
25	24	imbi1d 231	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) → ((𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → 𝜑)))
26	25	ralbidv 2550	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → 𝜑)))
27	26	rspcev 2929	. . . . 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 1483	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → ∃𝑛 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
29	28	rexlimdva 2668	. . 3 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → ∃𝑛 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
30		breq1 4134	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (𝑛 ≤ 𝑘 ↔ 𝑗 ≤ 𝑘))
31	30	imbi1d 231	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → ((𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
32	31	ralbidv 2550	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
33	32	cbvrexv 2787	. . 3 ⊢ (∃𝑛 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∃𝑗 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑))
34	29, 33	imbitrdi 161	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → ∃𝑗 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
35	6, 34	impbid 129	1 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (∃𝑗 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑)))

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  (class class class)co 6088  supcsup 7328  ℝcr 8184  +∞cpnf 8363  ℝ^*cxr 8365   < clt 8366   ≤ cle 8367  [,)cico 10309

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-ico 10313  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)