Theorem supinfneg 9240

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 9255. (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 3878	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑎 = 𝑥 → (𝑎 < 𝑦 ↔ 𝑥 < 𝑦))
3	2	notbid 633	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑥 → (¬ 𝑎 < 𝑦 ↔ ¬ 𝑥 < 𝑦))
4	3	ralbidv 2396	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 = 𝑥 → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑦 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦))
5		breq2 3879	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑎 = 𝑥 → (𝑦 < 𝑎 ↔ 𝑦 < 𝑥))
6	5	imbi1d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑥 → ((𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧) ↔ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
7	6	ralbidv 2396	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 = 𝑥 → (∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
8	4, 7	anbi12d 460	. . . . 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 2613	. . . 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 133	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∃𝑎 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
11		breq2 3879	. . . . . . 7 ⊢ (𝑏 = 𝑦 → (𝑎 < 𝑏 ↔ 𝑎 < 𝑦))
12	11	notbid 633	. . . . . 6 ⊢ (𝑏 = 𝑦 → (¬ 𝑎 < 𝑏 ↔ ¬ 𝑎 < 𝑦))
13	12	cbvralv 2612	. . . . 5 ⊢ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑦)
14		breq2 3879	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑐 = 𝑧 → (𝑏 < 𝑐 ↔ 𝑏 < 𝑧))
15	14	cbvrexv 2613	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑧)
16	15	imbi2i 225	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐) ↔ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑧))
17	16	ralbii 2400	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐) ↔ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑧))
18		breq1 3878	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑏 = 𝑦 → (𝑏 < 𝑎 ↔ 𝑦 < 𝑎))
19		breq1 3878	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑏 = 𝑦 → (𝑏 < 𝑧 ↔ 𝑦 < 𝑧))
20	19	rexbidv 2397	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑏 = 𝑦 → (∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑧 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))
21	18, 20	imbi12d 233	. . . . . . 7 ⊢ (𝑏 = 𝑦 → ((𝑏 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑧) ↔ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
22	21	cbvralv 2612	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑧) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))
23	17, 22	bitri 183	. . . . 5 ⊢ (∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑎 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))
24	13, 23	anbi12i 451	. . . 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 2401	. . 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 133	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑎 ∈ ℝ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)))
27		renegcl 7894	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 ∈ ℝ → -𝑎 ∈ ℝ)
28	27	ad2antlr 476	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐))) → -𝑎 ∈ ℝ)
29		simplr 500	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐))) → 𝑎 ∈ ℝ)
30		simprl 501	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐))) → ∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏)
31		elrabi 2790	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} → 𝑦 ∈ ℝ)
32		negeq 7826	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → -𝑤 = -𝑦)
33	32	eleq1d 2168	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → (-𝑤 ∈ 𝐴 ↔ -𝑦 ∈ 𝐴))
34	33	elrab3 2794	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ → (𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ↔ -𝑦 ∈ 𝐴))
35	34	biimpd 143	. . . . . . . . . . . 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 3879	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑏 = -𝑦 → (𝑎 < 𝑏 ↔ 𝑎 < -𝑦))
38	37	notbid 633	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑏 = -𝑦 → (¬ 𝑎 < 𝑏 ↔ ¬ 𝑎 < -𝑦))
39	38	rspcv 2740	. . . . . . . . . . 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 272	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 → ¬ 𝑎 < -𝑦))
42		ltnegcon2 8093	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (𝑦 < -𝑎 ↔ 𝑎 < -𝑦))
43	42	notbid 633	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (¬ 𝑦 < -𝑎 ↔ ¬ 𝑎 < -𝑦))
44	31, 43	sylan 279	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (¬ 𝑦 < -𝑎 ↔ ¬ 𝑎 < -𝑦))
45	41, 44	sylibrd 168	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 → ¬ 𝑦 < -𝑎))
46	45	ancoms 266	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}) → (∀𝑏 ∈ 𝐴 ¬ 𝑎 < 𝑏 → ¬ 𝑦 < -𝑎))
47	46	ralrimdva 2471	. . . . . 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 1476	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑐(𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ)
50		nfcv 2240	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑐ℝ
51		nfv 1476	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑐 𝑏 < 𝑎
52		nfre1 2435	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑐∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐
53	51, 52	nfim 1519	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑐(𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)
54	50, 53	nfralya 2432	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑐∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)
55	49, 54	nfan 1512	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑐((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐))
56		nfv 1476	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑐 𝑦 ∈ ℝ
57	55, 56	nfan 1512	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑐(((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ)
58		nfv 1476	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑐-𝑎 < 𝑦
59	57, 58	nfan 1512	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑐((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦)
60		simplr 500	. . . . . . . . . . . . 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 3046	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → (𝑐 ∈ 𝐴 → 𝑐 ∈ ℝ))
63	62	ad6antr 485	. . . . . . . . . . . . 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 8009	. . . . . . . . . . 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 7666	. . . . . . . . . . . . 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 7935	. . . . . . . . . . . 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 2176	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → --𝑐 ∈ 𝐴)
69		negeq 7826	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑤 = -𝑐 → -𝑤 = --𝑐)
70	69	eleq1d 2168	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑤 = -𝑐 → (-𝑤 ∈ 𝐴 ↔ --𝑐 ∈ 𝐴))
71	70	elrab 2793	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (-𝑐 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ↔ (-𝑐 ∈ ℝ ∧ --𝑐 ∈ 𝐴))
72	65, 68, 71	sylanbrc 411	. . . . . . . . . 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 512	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → 𝑦 ∈ ℝ)
74		simpr 109	. . . . . . . . . . 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 8153	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ -𝑎 < 𝑦) ∧ 𝑐 ∈ 𝐴) ∧ -𝑦 < 𝑐) → -𝑐 < 𝑦)
76		breq1 3878	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = -𝑐 → (𝑧 < 𝑦 ↔ -𝑐 < 𝑦))
77	76	rspcev 2744	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((-𝑐 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ∧ -𝑐 < 𝑦) → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦)
78	72, 75, 77	syl2anc 406	. . . . . . . . 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 504	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 𝑎 ∈ ℝ)
80		simpr 109	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 𝑦 ∈ ℝ)
81		simplr 500	. . . . . . . . . . 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 305	. . . . . . . . . 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 8092	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (-𝑎 < 𝑦 ↔ -𝑦 < 𝑎))
84	83	adantr 272	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) → (-𝑎 < 𝑦 ↔ -𝑦 < 𝑎))
85		renegcl 7894	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ → -𝑦 ∈ ℝ)
86		breq1 3878	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑏 = -𝑦 → (𝑏 < 𝑎 ↔ -𝑦 < 𝑎))
87		breq1 3878	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑏 = -𝑦 → (𝑏 < 𝑐 ↔ -𝑦 < 𝑐))
88	87	rexbidv 2397	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑏 = -𝑦 → (∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐 ↔ ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐))
89	86, 88	imbi12d 233	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑏 = -𝑦 → ((𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐) ↔ (-𝑦 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐)))
90	89	rspcv 2740	. . . . . . . . . . . . . . 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 273	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐) → (-𝑦 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐)))
93	92	imp 123	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) → (-𝑦 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐))
94	84, 93	sylbid 149	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) → (-𝑎 < 𝑦 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐))
95	94	imp 123	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ (𝑏 < 𝑎 → ∃𝑐 ∈ 𝐴 𝑏 < 𝑐)) ∧ -𝑎 < 𝑦) → ∃𝑐 ∈ 𝐴 -𝑦 < 𝑐)
96	82, 95	sylan 279	. . . . . . . . 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 2531	. . . . . . . 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 114	. . . . . . 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 2464	. . . . . 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 465	. . . . 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 3879	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = -𝑎 → (𝑦 < 𝑥 ↔ 𝑦 < -𝑎))
102	101	notbid 633	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = -𝑎 → (¬ 𝑦 < 𝑥 ↔ ¬ 𝑦 < -𝑎))
103	102	ralbidv 2396	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = -𝑎 → (∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < 𝑥 ↔ ∀𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ¬ 𝑦 < -𝑎))
104		breq1 3878	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = -𝑎 → (𝑥 < 𝑦 ↔ -𝑎 < 𝑦))
105	104	imbi1d 230	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = -𝑎 → ((𝑥 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦) ↔ (-𝑎 < 𝑦 → ∃𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}𝑧 < 𝑦)))
106	105	ralbidv 2396	. . . . . . 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 460	. . . . . 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 2744	. . . . 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 1182	. . . 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 114	. . 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 2508	. 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 103   ↔ wb 104   = wceq 1299   ∈ wcel 1448  ∀wral 2375  ∃wrex 2376  {crab 2379   ⊆ wss 3021   class class class wbr 3875  ℝcr 7499   < clt 7672  -cneg 7805

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 584  ax-in2 585  ax-io 671  ax-5 1391  ax-7 1392  ax-gen 1393  ax-ie1 1437  ax-ie2 1438  ax-8 1450  ax-10 1451  ax-11 1452  ax-i12 1453  ax-bndl 1454  ax-4 1455  ax-13 1459  ax-14 1460  ax-17 1474  ax-i9 1478  ax-ial 1482  ax-i5r 1483  ax-ext 2082  ax-sep 3986  ax-pow 4038  ax-pr 4069  ax-un 4293  ax-setind 4390  ax-cnex 7586  ax-resscn 7587  ax-1cn 7588  ax-1re 7589  ax-icn 7590  ax-addcl 7591  ax-addrcl 7592  ax-mulcl 7593  ax-addcom 7595  ax-addass 7597  ax-distr 7599  ax-i2m1 7600  ax-0id 7603  ax-rnegex 7604  ax-cnre 7606  ax-pre-ltadd 7611

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3an 932  df-tru 1302  df-fal 1305  df-nf 1405  df-sb 1704  df-eu 1963  df-mo 1964  df-clab 2087  df-cleq 2093  df-clel 2096  df-nfc 2229  df-ne 2268  df-nel 2363  df-ral 2380  df-rex 2381  df-reu 2382  df-rab 2384  df-v 2643  df-sbc 2863  df-dif 3023  df-un 3025  df-in 3027  df-ss 3034  df-pw 3459  df-sn 3480  df-pr 3481  df-op 3483  df-uni 3684  df-br 3876  df-opab 3930  df-id 4153  df-xp 4483  df-rel 4484  df-cnv 4485  df-co 4486  df-dm 4487  df-iota 5024  df-fun 5061  df-fv 5067  df-riota 5662  df-ov 5709  df-oprab 5710  df-mpo 5711  df-pnf 7674  df-mnf 7675  df-ltxr 7677  df-sub 7806  df-neg 7807

This theorem is referenced by:  supminfex  9242  infssuzex  11437