Theorem rexico 11403

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 8096	. . . 4 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
3		icossre 10046	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ +∞ ∈ ℝ*) → (𝐵[,)+∞) ⊆ ℝ)
4	1, 2, 3	sylancl 413	. . 3 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐵[,)+∞) ⊆ ℝ)
5		ssrexv 3249	. . 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 11392	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
8	7	adantll 476	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
9		maxle1 11393	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → 𝐵 ≤ sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ))
10	9	adantll 476	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → 𝐵 ≤ sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ))
11		elicopnf 10061	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ ℝ → (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ (𝐵[,)+∞) ↔ (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ 𝐵 ≤ sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ))))
12	11	ad2antlr 489	. . . . . 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 946	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ∈ (𝐵[,)+∞))
14		simpllr 534	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
15		simplr 528	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑗 ∈ ℝ)
16		simpll 527	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → 𝐴 ⊆ ℝ)
17	16	sselda 3184	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑘 ∈ ℝ)
18		maxleastb 11396	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℝ) → (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 ↔ (𝐵 ≤ 𝑘 ∧ 𝑗 ≤ 𝑘)))
19	14, 15, 17, 18	syl3anc 1249	. . . . . . . 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 2564	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → ∀𝑘 ∈ 𝐴 (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → 𝜑)))
24		breq1 4037	. . . . . . . 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 2497	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (sup({𝐵, 𝑗}, ℝ, < ) ≤ 𝑘 → 𝜑)))
27	26	rspcev 2868	. . . . 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 1445	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → ∃𝑛 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
29	28	rexlimdva 2614	. . 3 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑) → ∃𝑛 ∈ (𝐵[,)+∞)∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
30		breq1 4037	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (𝑛 ≤ 𝑘 ↔ 𝑗 ≤ 𝑘))
31	30	imbi1d 231	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → ((𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
32	31	ralbidv 2497	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑛 ≤ 𝑘 → 𝜑) ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → 𝜑)))
33	32	cbvrexv 2730	. . 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)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1364   ∈ wcel 2167  ∀wral 2475  ∃wrex 2476   ⊆ wss 3157  {cpr 3624   class class class wbr 4034  (class class class)co 5925  supcsup 7057  ℝcr 7895  +∞cpnf 8075  ℝ^*cxr 8077   < clt 8078   ≤ cle 8079  [,)cico 9982

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4149  ax-sep 4152  ax-nul 4160  ax-pow 4208  ax-pr 4243  ax-un 4469  ax-setind 4574  ax-iinf 4625  ax-cnex 7987  ax-resscn 7988  ax-1cn 7989  ax-1re 7990  ax-icn 7991  ax-addcl 7992  ax-addrcl 7993  ax-mulcl 7994  ax-mulrcl 7995  ax-addcom 7996  ax-mulcom 7997  ax-addass 7998  ax-mulass 7999  ax-distr 8000  ax-i2m1 8001  ax-0lt1 8002  ax-1rid 8003  ax-0id 8004  ax-rnegex 8005  ax-precex 8006  ax-cnre 8007  ax-pre-ltirr 8008  ax-pre-ltwlin 8009  ax-pre-lttrn 8010  ax-pre-apti 8011  ax-pre-ltadd 8012  ax-pre-mulgt0 8013  ax-pre-mulext 8014  ax-arch 8015  ax-caucvg 8016

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-nel 2463  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rmo 2483  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3452  df-if 3563  df-pw 3608  df-sn 3629  df-pr 3630  df-op 3632  df-uni 3841  df-int 3876  df-iun 3919  df-br 4035  df-opab 4096  df-mpt 4097  df-tr 4133  df-id 4329  df-po 4332  df-iso 4333  df-iord 4402  df-on 4404  df-ilim 4405  df-suc 4407  df-iom 4628  df-xp 4670  df-rel 4671  df-cnv 4672  df-co 4673  df-dm 4674  df-rn 4675  df-res 4676  df-ima 4677  df-iota 5220  df-fun 5261  df-fn 5262  df-f 5263  df-f1 5264  df-fo 5265  df-f1o 5266  df-fv 5267  df-riota 5880  df-ov 5928  df-oprab 5929  df-mpo 5930  df-1st 6207  df-2nd 6208  df-recs 6372  df-frec 6458  df-sup 7059  df-pnf 8080  df-mnf 8081  df-xr 8082  df-ltxr 8083  df-le 8084  df-sub 8216  df-neg 8217  df-reap 8619  df-ap 8626  df-div 8717  df-inn 9008  df-2 9066  df-3 9067  df-4 9068  df-n0 9267  df-z 9344  df-uz 9619  df-rp 9746  df-ico 9986  df-seqfrec 10557  df-exp 10648  df-cj 11024  df-re 11025  df-im 11026  df-rsqrt 11180  df-abs 11181

This theorem is referenced by: (None)