Theorem supinfneg 9873

Description: If a set of real numbers has a least upper bound, the set of the negation of those numbers has a greatest lower bound. For a theorem which is similar but only for the boundedness part, see ublbneg 9891. (Contributed by Jim Kingdon, 15-Jan-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
supinfneg.ex	⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
supinfneg.ss	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℝ)

Assertion

Ref	Expression
supinfneg	⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦)))

Distinct variable groups:   𝑦,𝐴,𝑧,𝑤,𝑥   𝜑,𝑦

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑧,𝑤)

Proof of Theorem supinfneg

Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		supinfneg.ex	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
2		breq1 4096	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑎 = 𝑥 → (𝑎 < 𝑦 ↔ 𝑥 < 𝑦))
3	2	notbid 673	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑥 → (¬ 𝑎 < 𝑦 ↔ ¬ 𝑥 < 𝑦))
4	3	ralbidv 2533	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 = 𝑥 → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑦 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦))
5		breq2 4097	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑎 = 𝑥 → (𝑦 < 𝑎 ↔ 𝑦 < 𝑥))
6	5	imbi1d 231	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑥 → ((𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧) ↔ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
7	6	ralbidv 2533	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 = 𝑥 → (∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
8	4, 7	anbi12d 473	. . . . 5 ⊢ (𝑎 = 𝑥 → ((∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)) ↔ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))))
9	8	cbvrexv 2769	. . . 4 ⊢ (∃𝑎 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
10	1, 9	sylibr 134	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∃𝑎 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
11		breq2 4097	. . . . . . 7 ⊢ (𝑏 = 𝑦 → (𝑎 < 𝑏 ↔ 𝑎 < 𝑦))
12	11	notbid 673	. . . . . 6 ⊢ (𝑏 = 𝑦 → (¬ 𝑎 < 𝑏 ↔ ¬ 𝑎 < 𝑦))
13	12	cbvralv 2768	. . . . 5 ⊢ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑦)
14		breq2 4097	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑐 = 𝑧 → (𝑏 < 𝑐 ↔ 𝑏 < 𝑧))
15	14	cbvrexv 2769	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑧)
16	15	imbi2i 226	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐) ↔ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑧))
17	16	ralbii 2539	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐) ↔ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑧))
18		breq1 4096	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑏 = 𝑦 → (𝑏 < 𝑎 ↔ 𝑦 < 𝑎))
19		breq1 4096	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑏 = 𝑦 → (𝑏 < 𝑧 ↔ 𝑦 < 𝑧))
20	19	rexbidv 2534	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑏 = 𝑦 → (∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑧 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))
21	18, 20	imbi12d 234	. . . . . . 7 ⊢ (𝑏 = 𝑦 → ((𝑏 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑧) ↔ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
22	21	cbvralv 2768	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑧) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))
23	17, 22	bitri 184	. . . . 5 ⊢ (∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))
24	13, 23	anbi12i 460	. . . 4 ⊢ ((∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ↔ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
25	24	rexbii 2540	. . 3 ⊢ (∃𝑎 ∈ ℝ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ↔ ∃𝑎 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
26	10, 25	sylibr 134	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑎 ∈ ℝ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)))
27		renegcl 8482	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 ∈ ℝ → -𝑎 ∈ ℝ)
28	27	ad2antlr 489	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐))) → -𝑎 ∈ ℝ)
29		simplr 529	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐))) → 𝑎 ∈ ℝ)
30		simprl 531	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐))) → ∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏)
31		elrabi 2960	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} → 𝑦 ∈ ℝ)
32		negeq 8414	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → -𝑤 = -𝑦)
33	32	eleq1d 2300	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → (-𝑤 ∈ 𝐴 ↔ -𝑦 ∈ 𝐴))
34	33	elrab3 2964	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ → (𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ↔ -𝑦 ∈ 𝐴))
35	34	biimpd 144	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ → (𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} → -𝑦 ∈ 𝐴))
36	31, 35	mpcom 36	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} → -𝑦 ∈ 𝐴)
37		breq2 4097	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑏 = -𝑦 → (𝑎 < 𝑏 ↔ 𝑎 < -𝑦))
38	37	notbid 673	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑏 = -𝑦 → (¬ 𝑎 < 𝑏 ↔ ¬ 𝑎 < -𝑦))
39	38	rspcv 2907	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (-𝑦 ∈ 𝐴 → (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 → ¬ 𝑎 < -𝑦))
40	36, 39	syl 14	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} → (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 → ¬ 𝑎 < -𝑦))
41	40	adantr 276	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 → ¬ 𝑎 < -𝑦))
42		ltnegcon2 8686	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (𝑦 < -𝑎 ↔ 𝑎 < -𝑦))
43	42	notbid 673	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (¬ 𝑦 < -𝑎 ↔ ¬ 𝑎 < -𝑦))
44	31, 43	sylan 283	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (¬ 𝑦 < -𝑎 ↔ ¬ 𝑎 < -𝑦))
45	41, 44	sylibrd 169	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 → ¬ 𝑦 < -𝑎))
46	45	ancoms 268	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}) → (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 → ¬ 𝑦 < -𝑎))
47	46	ralrimdva 2613	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 ∈ ℝ → (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 → ∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < -𝑎))
48	29, 30, 47	sylc 62	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐))) → ∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < -𝑎)
49		nfv 1577	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑐(𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ)
50		nfcv 2375	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑐ℝ
51		nfv 1577	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑐 𝑏 < 𝑎
52		nfre1 2576	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑐∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐
53	51, 52	nfim 1621	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑐(𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)
54	50, 53	nfralya 2573	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑐∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)
55	49, 54	nfan 1614	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑐((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐))
56		nfv 1577	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑐 𝑦 ∈ ℝ
57	55, 56	nfan 1614	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑐(((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ)
58		nfv 1577	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑐-𝑎 < 𝑦
59	57, 58	nfan 1614	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑐((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦)
60		simplr 529	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → 𝑐 ∈ 𝐴)
61		supinfneg.ss	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℝ)
62	61	sseld 3227	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → (𝑐 ∈ 𝐴 → 𝑐 ∈ ℝ))
63	62	ad6antr 498	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → (𝑐 ∈ 𝐴 → 𝑐 ∈ ℝ))
64	60, 63	mpd 13	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → 𝑐 ∈ ℝ)
65	64	renegcld 8601	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → -𝑐 ∈ ℝ)
66	64	recnd 8250	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → 𝑐 ∈ ℂ)
67	66	negnegd 8523	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → --𝑐 = 𝑐)
68	67, 60	eqeltrd 2308	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → --𝑐 ∈ 𝐴)
69		negeq 8414	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑤 = -𝑐 → -𝑤 = --𝑐)
70	69	eleq1d 2300	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑤 = -𝑐 → (-𝑤 ∈ 𝐴 ↔ --𝑐 ∈ 𝐴))
71	70	elrab 2963	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (-𝑐 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ↔ (-𝑐 ∈ ℝ ∧ --𝑐 ∈ 𝐴))
72	65, 68, 71	sylanbrc 417	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → -𝑐 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴})
73		simp-4r 544	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → 𝑦 ∈ ℝ)
74		simpr 110	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → -𝑦 < 𝑐)
75	73, 64, 74	ltnegcon1d 8747	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → -𝑐 < 𝑦)
76		breq1 4096	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = -𝑐 → (𝑧 < 𝑦 ↔ -𝑐 < 𝑦))
77	76	rspcev 2911	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((-𝑐 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ∧ -𝑐 < 𝑦) → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦)
78	72, 75, 77	syl2anc 411	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦)
79		simpllr 536	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 𝑎 ∈ ℝ)
80		simpr 110	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 𝑦 ∈ ℝ)
81		simplr 529	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐))
82	79, 80, 81	jca31 309	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)))
83		ltnegcon1 8685	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (-𝑎 < 𝑦 ↔ -𝑦 < 𝑎))
84	83	adantr 276	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) → (-𝑎 < 𝑦 ↔ -𝑦 < 𝑎))
85		renegcl 8482	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ → -𝑦 ∈ ℝ)
86		breq1 4096	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑏 = -𝑦 → (𝑏 < 𝑎 ↔ -𝑦 < 𝑎))
87		breq1 4096	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑏 = -𝑦 → (𝑏 < 𝑐 ↔ -𝑦 < 𝑐))
88	87	rexbidv 2534	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑏 = -𝑦 → (∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐 ↔ ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐))
89	86, 88	imbi12d 234	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑏 = -𝑦 → ((𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐) ↔ (-𝑦 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐)))
90	89	rspcv 2907	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (-𝑦 ∈ ℝ → (∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐) → (-𝑦 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐)))
91	85, 90	syl 14	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ → (∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐) → (-𝑦 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐)))
92	91	adantl 277	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐) → (-𝑦 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐)))
93	92	imp 124	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) → (-𝑦 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐))
94	84, 93	sylbid 150	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) → (-𝑎 < 𝑦 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐))
95	94	imp 124	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ -𝑎 < 𝑦) → ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐)
96	82, 95	sylan 283	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) → ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐)
97	59, 78, 96	r19.29af 2675	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦)
98	97	ex 115	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (-𝑎 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦))
99	98	ralrimiva 2606	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) → ∀𝑦 ∈ ℝ (-𝑎 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦))
100	99	adantrl 478	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐))) → ∀𝑦 ∈ ℝ (-𝑎 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦))
101		breq2 4097	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = -𝑎 → (𝑦 < 𝑥 ↔ 𝑦 < -𝑎))
102	101	notbid 673	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = -𝑎 → (¬ 𝑦 < 𝑥 ↔ ¬ 𝑦 < -𝑎))
103	102	ralbidv 2533	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = -𝑎 → (∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < 𝑥 ↔ ∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < -𝑎))
104		breq1 4096	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = -𝑎 → (𝑥 < 𝑦 ↔ -𝑎 < 𝑦))
105	104	imbi1d 231	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = -𝑎 → ((𝑥 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦) ↔ (-𝑎 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦)))
106	105	ralbidv 2533	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = -𝑎 → (∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ (-𝑎 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦)))
107	103, 106	anbi12d 473	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = -𝑎 → ((∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦)) ↔ (∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < -𝑎 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (-𝑎 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦))))
108	107	rspcev 2911	. . . . 5 ⊢ ((-𝑎 ∈ ℝ ∧ (∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < -𝑎 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (-𝑎 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦))) → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦)))
109	28, 48, 100, 108	syl12anc 1272	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐))) → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦)))
110	109	ex 115	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → ((∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦))))
111	110	rexlimdva 2651	. 2 ⊢ (𝜑 → (∃𝑎 ∈ ℝ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦))))
112	26, 111	mpd 13	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1398   ∈ wcel 2202  ∀wral 2511  ∃wrex 2512  {crab 2515   ⊆ wss 3201   class class class wbr 4093  ℝcr 8074   < clt 8256  -cneg 8393

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 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-sep 4212  ax-pow 4270  ax-pr 4305  ax-un 4536  ax-setind 4641  ax-cnex 8166  ax-resscn 8167  ax-1cn 8168  ax-1re 8169  ax-icn 8170  ax-addcl 8171  ax-addrcl 8172  ax-mulcl 8173  ax-addcom 8175  ax-addass 8177  ax-distr 8179  ax-i2m1 8180  ax-0id 8183  ax-rnegex 8184  ax-cnre 8186  ax-pre-ltadd 8191

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2364  df-ne 2404  df-nel 2499  df-ral 2516  df-rex 2517  df-reu 2518  df-rab 2520  df-v 2805  df-sbc 3033  df-dif 3203  df-un 3205  df-in 3207  df-ss 3214  df-pw 3658  df-sn 3679  df-pr 3680  df-op 3682  df-uni 3899  df-br 4094  df-opab 4156  df-id 4396  df-xp 4737  df-rel 4738  df-cnv 4739  df-co 4740  df-dm 4741  df-iota 5293  df-fun 5335  df-fv 5341  df-riota 5981  df-ov 6031  df-oprab 6032  df-mpo 6033  df-pnf 8258  df-mnf 8259  df-ltxr 8261  df-sub 8394  df-neg 8395

This theorem is referenced by:  supminfex  9875  infssuzex  10539