Theorem suprleubex 8309

Description: The supremum of a nonempty bounded set of reals is less than or equal to an upper bound. (Contributed by NM, 18-Mar-2005.) (Revised by Mario Carneiro, 6-Sep-2014.)

Hypotheses

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

Assertion

Ref	Expression
suprleubex	⊢ (𝜑 → (sup(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝐵 ↔ ∀𝑧 ∈ 𝐴 𝑧 ≤ 𝐵))

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

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦,𝑧)   𝐵(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem suprleubex

Dummy variables 𝑓 𝑔 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lttri3 7468	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) → (𝑓 = 𝑔 ↔ (¬ 𝑓 < 𝑔 ∧ ¬ 𝑔 < 𝑓)))
2	1	adantl 271	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) → (𝑓 = 𝑔 ↔ (¬ 𝑓 < 𝑔 ∧ ¬ 𝑔 < 𝑓)))
3		suprubex.ex	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
4	2, 3	supclti 6600	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℝ)
5		suprlubex.b	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
6	4, 5	lenltd 7504	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (sup(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝐵 ↔ ¬ 𝐵 < sup(𝐴, ℝ, < )))
7		suprubex.ss	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℝ)
8	3, 7, 5	suprnubex 8308	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (¬ 𝐵 < sup(𝐴, ℝ, < ) ↔ ∀𝑧 ∈ 𝐴 ¬ 𝐵 < 𝑧))
9	6, 8	bitrd 186	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (sup(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝐵 ↔ ∀𝑧 ∈ 𝐴 ¬ 𝐵 < 𝑧))
10		breq2 3815	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = 𝑧 → (𝐵 < 𝑤 ↔ 𝐵 < 𝑧))
11	10	notbid 625	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = 𝑧 → (¬ 𝐵 < 𝑤 ↔ ¬ 𝐵 < 𝑧))
12	11	cbvralv 2583	. . . 4 ⊢ (∀𝑤 ∈ 𝐴 ¬ 𝐵 < 𝑤 ↔ ∀𝑧 ∈ 𝐴 ¬ 𝐵 < 𝑧)
13	9, 12	syl6bbr 196	. . 3 ⊢ (𝜑 → (sup(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝐵 ↔ ∀𝑤 ∈ 𝐴 ¬ 𝐵 < 𝑤))
14	7	sselda 3010	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴) → 𝑤 ∈ ℝ)
15	5	adantr 270	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
16	14, 15	lenltd 7504	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴) → (𝑤 ≤ 𝐵 ↔ ¬ 𝐵 < 𝑤))
17	16	ralbidva 2370	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∀𝑤 ∈ 𝐴 𝑤 ≤ 𝐵 ↔ ∀𝑤 ∈ 𝐴 ¬ 𝐵 < 𝑤))
18	13, 17	bitr4d 189	. 2 ⊢ (𝜑 → (sup(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝐵 ↔ ∀𝑤 ∈ 𝐴 𝑤 ≤ 𝐵))
19		breq1 3814	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝑧 → (𝑤 ≤ 𝐵 ↔ 𝑧 ≤ 𝐵))
20	19	cbvralv 2583	. 2 ⊢ (∀𝑤 ∈ 𝐴 𝑤 ≤ 𝐵 ↔ ∀𝑧 ∈ 𝐴 𝑧 ≤ 𝐵)
21	18, 20	syl6bb 194	1 ⊢ (𝜑 → (sup(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝐵 ↔ ∀𝑧 ∈ 𝐴 𝑧 ≤ 𝐵))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 102   ↔ wb 103   ∈ wcel 1434  ∀wral 2353  ∃wrex 2354   ⊆ wss 2984   class class class wbr 3811  supcsup 6584  ℝcr 7252   < clt 7425   ≤ cle 7426

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 577  ax-in2 578  ax-io 663  ax-5 1377  ax-7 1378  ax-gen 1379  ax-ie1 1423  ax-ie2 1424  ax-8 1436  ax-10 1437  ax-11 1438  ax-i12 1439  ax-bndl 1440  ax-4 1441  ax-13 1445  ax-14 1446  ax-17 1460  ax-i9 1464  ax-ial 1468  ax-i5r 1469  ax-ext 2065  ax-sep 3922  ax-pow 3974  ax-pr 4000  ax-un 4224  ax-setind 4316  ax-cnex 7339  ax-resscn 7340  ax-pre-ltirr 7360  ax-pre-ltwlin 7361  ax-pre-lttrn 7362  ax-pre-apti 7363

This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-3an 922  df-tru 1288  df-fal 1291  df-nf 1391  df-sb 1688  df-eu 1946  df-mo 1947  df-clab 2070  df-cleq 2076  df-clel 2079  df-nfc 2212  df-ne 2250  df-nel 2345  df-ral 2358  df-rex 2359  df-reu 2360  df-rmo 2361  df-rab 2362  df-v 2614  df-sbc 2827  df-dif 2986  df-un 2988  df-in 2990  df-ss 2997  df-pw 3408  df-sn 3428  df-pr 3429  df-op 3431  df-uni 3628  df-br 3812  df-opab 3866  df-po 4087  df-iso 4088  df-xp 4407  df-cnv 4409  df-iota 4934  df-riota 5547  df-sup 6586  df-pnf 7427  df-mnf 7428  df-xr 7429  df-ltxr 7430  df-le 7431

This theorem is referenced by:  suprzclex  8740