ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  suplocsrlempr GIF version

Theorem suplocsrlempr 8174
Description: Lemma for suplocsr 8176. The set 𝐵 has a least upper bound. (Contributed by Jim Kingdon, 19-Jan-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
suplocsrlem.b 𝐵 = {𝑤P ∣ (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴}
suplocsrlem.ss (𝜑𝐴R)
suplocsrlem.c (𝜑𝐶𝐴)
suplocsrlem.ub (𝜑 → ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥)
suplocsrlem.loc (𝜑 → ∀𝑥R𝑦R (𝑥 <R 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 <R 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 <R 𝑦)))
Assertion
Ref Expression
suplocsrlempr (𝜑 → ∃𝑣P (∀𝑤𝐵 ¬ 𝑣<P 𝑤 ∧ ∀𝑤P (𝑤<P 𝑣 → ∃𝑢𝐵 𝑤<P 𝑢)))
Distinct variable groups:   𝑤,𝐴,𝑣,𝑦   𝑢,𝐴,𝑥,𝑧   𝑢,𝐵,𝑣,𝑤,𝑥,𝑧   𝑤,𝐶,𝑣,𝑥,𝑦   𝑢,𝐶,𝑧   𝜑,𝑢,𝑣,𝑤,𝑥,𝑧   𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦)   𝐵(𝑦)

Proof of Theorem suplocsrlempr
Dummy variable 𝑎 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 suplocsrlem.ss . . . . . . . 8 (𝜑𝐴R)
2 suplocsrlem.c . . . . . . . 8 (𝜑𝐶𝐴)
31, 2sseldd 3249 . . . . . . 7 (𝜑𝐶R)
4 0idsr 8134 . . . . . . 7 (𝐶R → (𝐶 +R 0R) = 𝐶)
53, 4syl 14 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐶 +R 0R) = 𝐶)
65, 2eqeltrd 2315 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶 +R 0R) ∈ 𝐴)
7 1pr 7921 . . . . 5 1PP
86, 7jctil 312 . . . 4 (𝜑 → (1PP ∧ (𝐶 +R 0R) ∈ 𝐴))
9 opeq1 3904 . . . . . . . . 9 (𝑤 = 1P → ⟨𝑤, 1P⟩ = ⟨1P, 1P⟩)
109eceq1d 6843 . . . . . . . 8 (𝑤 = 1P → [⟨𝑤, 1P⟩] ~R = [⟨1P, 1P⟩] ~R )
11 df-0r 8098 . . . . . . . 8 0R = [⟨1P, 1P⟩] ~R
1210, 11eqtr4di 2289 . . . . . . 7 (𝑤 = 1P → [⟨𝑤, 1P⟩] ~R = 0R)
1312oveq2d 6101 . . . . . 6 (𝑤 = 1P → (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) = (𝐶 +R 0R))
1413eleq1d 2307 . . . . 5 (𝑤 = 1P → ((𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴 ↔ (𝐶 +R 0R) ∈ 𝐴))
15 suplocsrlem.b . . . . 5 𝐵 = {𝑤P ∣ (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴}
1614, 15elrab2 2985 . . . 4 (1P𝐵 ↔ (1PP ∧ (𝐶 +R 0R) ∈ 𝐴))
178, 16sylibr 134 . . 3 (𝜑 → 1P𝐵)
18 elex2 2838 . . 3 (1P𝐵 → ∃𝑣 𝑣𝐵)
1917, 18syl 14 . 2 (𝜑 → ∃𝑣 𝑣𝐵)
20 suplocsrlem.ub . . . 4 (𝜑 → ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥)
21 breq1 4133 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 𝐶 → (𝑦 <R 𝑥𝐶 <R 𝑥))
2221rspccv 2926 . . . . . . . . 9 (∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥 → (𝐶𝐴𝐶 <R 𝑥))
232, 22mpan9 281 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → 𝐶 <R 𝑥)
24 0lt1sr 8132 . . . . . . . . . . . . . 14 0R <R 1R
25 0r 8117 . . . . . . . . . . . . . . 15 0RR
26 1sr 8118 . . . . . . . . . . . . . . 15 1RR
27 m1r 8119 . . . . . . . . . . . . . . 15 -1RR
28 ltasrg 8137 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((0RR ∧ 1RR ∧ -1RR) → (0R <R 1R ↔ (-1R +R 0R) <R (-1R +R 1R)))
2925, 26, 27, 28mp3an 1378 . . . . . . . . . . . . . 14 (0R <R 1R ↔ (-1R +R 0R) <R (-1R +R 1R))
3024, 29mpbi 145 . . . . . . . . . . . . 13 (-1R +R 0R) <R (-1R +R 1R)
31 0idsr 8134 . . . . . . . . . . . . . 14 (-1RR → (-1R +R 0R) = -1R)
3227, 31ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 (-1R +R 0R) = -1R
33 m1p1sr 8127 . . . . . . . . . . . . 13 (-1R +R 1R) = 0R
3430, 32, 333brtr3i 4159 . . . . . . . . . . . 12 -1R <R 0R
35 ltasrg 8137 . . . . . . . . . . . . 13 ((-1RR ∧ 0RR𝐶R) → (-1R <R 0R ↔ (𝐶 +R -1R) <R (𝐶 +R 0R)))
3627, 25, 3, 35mp3an12i 1382 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (-1R <R 0R ↔ (𝐶 +R -1R) <R (𝐶 +R 0R)))
3734, 36mpbii 148 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐶 +R -1R) <R (𝐶 +R 0R))
3837, 5breqtrd 4156 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐶 +R -1R) <R 𝐶)
39 ltsosr 8131 . . . . . . . . . . 11 <R Or R
40 ltrelsr 8105 . . . . . . . . . . 11 <R ⊆ (R × R)
4139, 40sotri 5183 . . . . . . . . . 10 (((𝐶 +R -1R) <R 𝐶𝐶 <R 𝑥) → (𝐶 +R -1R) <R 𝑥)
4238, 41sylan 283 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝐶 <R 𝑥) → (𝐶 +R -1R) <R 𝑥)
43 map2psrprg 8172 . . . . . . . . . . 11 (𝐶R → ((𝐶 +R -1R) <R 𝑥 ↔ ∃𝑣P (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥))
443, 43syl 14 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐶 +R -1R) <R 𝑥 ↔ ∃𝑣P (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥))
4544adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝐶 <R 𝑥) → ((𝐶 +R -1R) <R 𝑥 ↔ ∃𝑣P (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥))
4642, 45mpbid 147 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐶 <R 𝑥) → ∃𝑣P (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥)
4723, 46syldan 282 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → ∃𝑣P (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥)
48 breq1 4133 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) → (𝑦 <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R )))
49 simpllr 540 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) → ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥)
50 breq2 4134 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥 → (𝑦 <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ 𝑦 <R 𝑥))
5150ralbidv 2550 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥 → (∀𝑦𝐴 𝑦 <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥))
5251adantl 277 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) → (∀𝑦𝐴 𝑦 <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥))
5349, 52mpbird 167 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) → ∀𝑦𝐴 𝑦 <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ))
5453adantr 276 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) ∧ 𝑤𝐵) → ∀𝑦𝐴 𝑦 <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ))
5515rabeq2i 2818 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤𝐵 ↔ (𝑤P ∧ (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴))
5655simprbi 275 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤𝐵 → (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴)
5756adantl 277 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) ∧ 𝑤𝐵) → (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴)
5848, 54, 57rspcdva 2934 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) ∧ 𝑤𝐵) → (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ))
5958ralrimiva 2623 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) ∧ (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥) → ∀𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ))
6059ex 115 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ∧ 𝑣P) → ((𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥 → ∀𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R )))
6160reximdva 2652 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → (∃𝑣P (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = 𝑥 → ∃𝑣P𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R )))
6247, 61mpd 13 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → ∃𝑣P𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ))
6362ex 115 . . . . 5 (𝜑 → (∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑣P𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R )))
6463rexlimdvw 2672 . . . 4 (𝜑 → (∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑣P𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R )))
6520, 64mpd 13 . . 3 (𝜑 → ∃𝑣P𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ))
66 elrabi 2979 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ {𝑎P ∣ (𝐶 +R [⟨𝑎, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴} → 𝑤P)
67 opeq1 3904 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 = 𝑎 → ⟨𝑤, 1P⟩ = ⟨𝑎, 1P⟩)
6867eceq1d 6843 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 = 𝑎 → [⟨𝑤, 1P⟩] ~R = [⟨𝑎, 1P⟩] ~R )
6968oveq2d 6101 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 = 𝑎 → (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) = (𝐶 +R [⟨𝑎, 1P⟩] ~R ))
7069eleq1d 2307 . . . . . . . . . 10 (𝑤 = 𝑎 → ((𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴 ↔ (𝐶 +R [⟨𝑎, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴))
7170cbvrabv 2820 . . . . . . . . 9 {𝑤P ∣ (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴} = {𝑎P ∣ (𝐶 +R [⟨𝑎, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴}
7215, 71eqtri 2259 . . . . . . . 8 𝐵 = {𝑎P ∣ (𝐶 +R [⟨𝑎, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴}
7366, 72eleq2s 2333 . . . . . . 7 (𝑤𝐵𝑤P)
7473adantl 277 . . . . . 6 (((𝜑𝑣P) ∧ 𝑤𝐵) → 𝑤P)
75 simplr 533 . . . . . 6 (((𝜑𝑣P) ∧ 𝑤𝐵) → 𝑣P)
763ad2antrr 492 . . . . . 6 (((𝜑𝑣P) ∧ 𝑤𝐵) → 𝐶R)
77 ltpsrprg 8170 . . . . . 6 ((𝑤P𝑣P𝐶R) → ((𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ 𝑤<P 𝑣))
7874, 75, 76, 77syl3anc 1278 . . . . 5 (((𝜑𝑣P) ∧ 𝑤𝐵) → ((𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ 𝑤<P 𝑣))
7978ralbidva 2546 . . . 4 ((𝜑𝑣P) → (∀𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ ∀𝑤𝐵 𝑤<P 𝑣))
8079rexbidva 2547 . . 3 (𝜑 → (∃𝑣P𝑤𝐵 (𝐶 +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) <R (𝐶 +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ↔ ∃𝑣P𝑤𝐵 𝑤<P 𝑣))
8165, 80mpbid 147 . 2 (𝜑 → ∃𝑣P𝑤𝐵 𝑤<P 𝑣)
82 suplocsrlem.loc . . 3 (𝜑 → ∀𝑥R𝑦R (𝑥 <R 𝑦 → (∃𝑧𝐴 𝑥 <R 𝑧 ∨ ∀𝑧𝐴 𝑧 <R 𝑦)))
8315, 1, 2, 20, 82suplocsrlemb 8173 . 2 (𝜑 → ∀𝑣P𝑤P (𝑣<P 𝑤 → (∃𝑢𝐵 𝑣<P 𝑢 ∨ ∀𝑢𝐵 𝑢<P 𝑤)))
8419, 81, 83suplocexpr 8092 1 (𝜑 → ∃𝑣P (∀𝑤𝐵 ¬ 𝑣<P 𝑤 ∧ ∀𝑤P (𝑤<P 𝑣 → ∃𝑢𝐵 𝑤<P 𝑢)))
Colors of variables:    wff set class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3  wi 4  wa 104  wb 105  wo 720   = wceq 1402  wex 1545  wcel 2209  wral 2528  wrex 2529  {crab 2532  wss 3220  cop 3712   class class class wbr 4130  (class class class)co 6085  [cec 6805  Pcnp 7658  1Pc1p 7659  <P cltp 7662   ~R cer 7663  Rcnr 7664  0Rc0r 7665  1Rc1r 7666  -1Rcm1r 7667   +R cplr 7668   <R cltr 7670
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 4246  ax-sep 4249  ax-nul 4259  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578  ax-setind 4684  ax-iinf 4735
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-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  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-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-tr 4230  df-eprel 4434  df-id 4438  df-po 4441  df-iso 4442  df-iord 4511  df-on 4513  df-suc 4516  df-iom 4738  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-rn 4785  df-res 4786  df-ima 4787  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fn 5380  df-f 5381  df-f1 5382  df-fo 5383  df-f1o 5384  df-fv 5385  df-ov 6088  df-oprab 6089  df-mpo 6090  df-1st 6374  df-2nd 6375  df-recs 6576  df-irdg 6641  df-1o 6687  df-2o 6688  df-oadd 6691  df-omul 6692  df-er 6807  df-ec 6809  df-qs 6813  df-ni 7671  df-pli 7672  df-mi 7673  df-lti 7674  df-plpq 7711  df-mpq 7712  df-enq 7714  df-nqqs 7715  df-plqqs 7716  df-mqqs 7717  df-1nqqs 7718  df-rq 7719  df-ltnqqs 7720  df-enq0 7791  df-nq0 7792  df-0nq0 7793  df-plq0 7794  df-mq0 7795  df-inp 7833  df-i1p 7834  df-iplp 7835  df-imp 7836  df-iltp 7837  df-enr 8093  df-nr 8094  df-plr 8095  df-mr 8096  df-ltr 8097  df-0r 8098  df-1r 8099  df-m1r 8100
This theorem is used by:  suplocsrlem  8175
  Copyright terms: Public domain W3C validator