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

Theorem zsupssdc 10622
Description: An inhabited decidable bounded subset of integers has a supremum in the set. (The proof does not use ax-pre-suploc 8264.) (Contributed by Mario Carneiro, 21-Apr-2015.) (Revised by Jim Kingdon, 5-Oct-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
zsupssdc.a (𝜑𝐴 ⊆ ℤ)
zsupssdc.m (𝜑 → ∃𝑥 𝑥𝐴)
zsupssdc.dc (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℤ DECID 𝑥𝐴)
zsupssdc.ub (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥)
Assertion
Ref Expression
zsupssdc (𝜑 → ∃𝑥𝐴 (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦,𝑧   𝑥,𝐵   𝜑,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑧)   𝐵(𝑦,𝑧)

Proof of Theorem zsupssdc
Dummy variables 𝑎 𝑚 𝑛 𝑤 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 zsupssdc.ub . . 3 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥)
2 breq1 4117 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑚 → (𝑦𝑥𝑚𝑥))
32cbvralvw 2784 . . . . 5 (∀𝑦𝐴 𝑦𝑥 ↔ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑥)
4 breq2 4118 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑛 → (𝑚𝑥𝑚𝑛))
54ralbidv 2544 . . . . 5 (𝑥 = 𝑛 → (∀𝑚𝐴 𝑚𝑥 ↔ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛))
63, 5bitrid 192 . . . 4 (𝑥 = 𝑛 → (∀𝑦𝐴 𝑦𝑥 ↔ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛))
76cbvrexvw 2785 . . 3 (∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥 ↔ ∃𝑛 ∈ ℤ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)
81, 7sylib 122 . 2 (𝜑 → ∃𝑛 ∈ ℤ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)
9 zsupssdc.m . . . . . . 7 (𝜑 → ∃𝑥 𝑥𝐴)
10 eleq1w 2295 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑎 → (𝑥𝐴𝑎𝐴))
1110cbvexv 1970 . . . . . . 7 (∃𝑥 𝑥𝐴 ↔ ∃𝑎 𝑎𝐴)
129, 11sylib 122 . . . . . 6 (𝜑 → ∃𝑎 𝑎𝐴)
1312adantr 276 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → ∃𝑎 𝑎𝐴)
14 uzssz 9892 . . . . . . 7 (ℤ‘-𝑛) ⊆ ℤ
15 rabss2 3325 . . . . . . 7 ((ℤ‘-𝑛) ⊆ ℤ → {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴} ⊆ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴})
1614, 15ax-mp 5 . . . . . 6 {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴} ⊆ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}
17 negeq 8482 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑏 = 𝑤 → -𝑏 = -𝑤)
1817eleq1d 2303 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏 = 𝑤 → (-𝑏𝐴 ↔ -𝑤𝐴))
19 simp1rl 1089 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → 𝑛 ∈ ℤ)
2019znegcld 9720 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → -𝑛 ∈ ℤ)
21 simp2 1025 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → 𝑤 ∈ ℤ)
2221zred 9718 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → 𝑤 ∈ ℝ)
2319zred 9718 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → 𝑛 ∈ ℝ)
24 breq1 4117 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑚 = -𝑤 → (𝑚𝑛 ↔ -𝑤𝑛))
25 simp1rr 1090 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)
26 simp3 1026 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → -𝑤𝐴)
2724, 25, 26rspcdva 2928 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → -𝑤𝑛)
2822, 23, 27lenegcon1d 8818 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → -𝑛𝑤)
29 eluz2 9877 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ↔ (-𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑛𝑤))
3020, 21, 28, 29syl3anbrc 1208 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → 𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛))
3118, 30, 26elrabd 2978 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → 𝑤 ∈ {𝑏 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑏𝐴})
3231rabssdv 3322 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴} ⊆ {𝑏 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑏𝐴})
3318cbvrabv 2814 . . . . . . . . . . 11 {𝑏 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑏𝐴} = {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴}
3432, 33sseqtrdi 3290 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴} ⊆ {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴})
3516a1i 9 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴} ⊆ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴})
3634, 35eqssd 3259 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴} = {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴})
3736infeq1d 7316 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) = inf({𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ))
3837adantr 276 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) = inf({𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ))
39 simprl 531 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → 𝑛 ∈ ℤ)
4039znegcld 9720 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → -𝑛 ∈ ℤ)
4140adantr 276 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → -𝑛 ∈ ℤ)
42 eqid 2234 . . . . . . . 8 {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴} = {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴}
43 negeq 8482 . . . . . . . . . 10 (𝑤 = -𝑎 → -𝑤 = --𝑎)
4443eleq1d 2303 . . . . . . . . 9 (𝑤 = -𝑎 → (-𝑤𝐴 ↔ --𝑎𝐴))
45 zsupssdc.a . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝐴 ⊆ ℤ)
4645ad2antrr 488 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝐴 ⊆ ℤ)
47 simpr 110 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑎𝐴)
4846, 47sseldd 3243 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑎 ∈ ℤ)
4948znegcld 9720 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → -𝑎 ∈ ℤ)
50 breq1 4117 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = 𝑎 → (𝑚𝑛𝑎𝑛))
51 simplrr 538 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)
5250, 51, 47rspcdva 2928 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑎𝑛)
5348zred 9718 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑎 ∈ ℝ)
5439adantr 276 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑛 ∈ ℤ)
5554zred 9718 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑛 ∈ ℝ)
5653, 55lenegd 8815 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → (𝑎𝑛 ↔ -𝑛 ≤ -𝑎))
5752, 56mpbid 147 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → -𝑛 ≤ -𝑎)
58 eluz2 9877 . . . . . . . . . 10 (-𝑎 ∈ (ℤ‘-𝑛) ↔ (-𝑛 ∈ ℤ ∧ -𝑎 ∈ ℤ ∧ -𝑛 ≤ -𝑎))
5941, 49, 57, 58syl3anbrc 1208 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → -𝑎 ∈ (ℤ‘-𝑛))
6048zcnd 9719 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑎 ∈ ℂ)
6160negnegd 8591 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → --𝑎 = 𝑎)
6261, 47eqeltrd 2311 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → --𝑎𝐴)
6344, 59, 62elrabd 2978 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → -𝑎 ∈ {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴})
64 eleq1 2297 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = -𝑤 → (𝑥𝐴 ↔ -𝑤𝐴))
6564dcbid 846 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = -𝑤 → (DECID 𝑥𝐴DECID -𝑤𝐴))
66 zsupssdc.dc . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℤ DECID 𝑥𝐴)
6766ad2antrr 488 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ (-𝑛...-𝑎)) → ∀𝑥 ∈ ℤ DECID 𝑥𝐴)
68 elfzelz 10378 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ (-𝑛...-𝑎) → 𝑤 ∈ ℤ)
6968adantl 277 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ (-𝑛...-𝑎)) → 𝑤 ∈ ℤ)
7069znegcld 9720 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ (-𝑛...-𝑎)) → -𝑤 ∈ ℤ)
7165, 67, 70rspcdva 2928 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ (-𝑛...-𝑎)) → DECID -𝑤𝐴)
7271adantlr 477 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) ∧ 𝑤 ∈ (-𝑛...-𝑎)) → DECID -𝑤𝐴)
7341, 42, 63, 72infssuzcldc 10617 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴})
7438, 73eqeltrd 2311 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴})
7516, 74sselid 3240 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴})
7613, 75exlimddv 1950 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴})
77 negeq 8482 . . . . . . 7 (𝑛 = inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → -𝑛 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ))
7877eleq1d 2303 . . . . . 6 (𝑛 = inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → (-𝑛𝐴 ↔ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴))
79 negeq 8482 . . . . . . . 8 (𝑤 = 𝑛 → -𝑤 = -𝑛)
8079eleq1d 2303 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑛 → (-𝑤𝐴 ↔ -𝑛𝐴))
8180cbvrabv 2814 . . . . . 6 {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴} = {𝑛 ∈ ℤ ∣ -𝑛𝐴}
8278, 81elrab2 2979 . . . . 5 (inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴} ↔ (inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴))
8382simprbi 275 . . . 4 (inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴} → -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
8476, 83syl 14 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
85 ssrab2 3327 . . . . . . . . 9 {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴} ⊆ ℤ
8685, 75sselid 3240 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℤ)
8786zred 9718 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
8887renegcld 8670 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
8941, 42, 63, 72infssuzledc 10616 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ≤ -𝑎)
9038, 89eqbrtrd 4136 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ≤ -𝑎)
9187, 53, 90lenegcon2d 8819 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑎 ≤ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ))
9253, 88, 91lensymd 8411 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑎)
9392ralrimiva 2617 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → ∀𝑎𝐴 ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑎)
94 breq2 4118 . . . . . 6 (𝑎 = 𝑦 → (-inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑎 ↔ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦))
9594notbid 673 . . . . 5 (𝑎 = 𝑦 → (¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑎 ↔ ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦))
9695cbvralv 2780 . . . 4 (∀𝑎𝐴 ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑎 ↔ ∀𝑦𝐴 ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦)
9793, 96sylib 122 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → ∀𝑦𝐴 ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦)
98 breq2 4118 . . . . . . 7 (𝑧 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → (𝑦 < 𝑧𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < )))
9998rspcev 2923 . . . . . 6 ((-inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < )) → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)
10099ex 115 . . . . 5 (-inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴 → (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧))
10184, 100syl 14 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧))
102101ralrimivw 2618 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → ∀𝑦𝐵 (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧))
103 breq1 4117 . . . . . . 7 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → (𝑥 < 𝑦 ↔ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦))
104103notbid 673 . . . . . 6 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → (¬ 𝑥 < 𝑦 ↔ ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦))
105104ralbidv 2544 . . . . 5 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ↔ ∀𝑦𝐴 ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦))
106 breq2 4118 . . . . . . 7 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → (𝑦 < 𝑥𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < )))
107106imbi1d 231 . . . . . 6 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → ((𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧) ↔ (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
108107ralbidv 2544 . . . . 5 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → (∀𝑦𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧) ↔ ∀𝑦𝐵 (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
109105, 108anbi12d 473 . . . 4 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → ((∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)) ↔ (∀𝑦𝐴 ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦 ∧ ∀𝑦𝐵 (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧))))
110109rspcev 2923 . . 3 ((-inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴 ∧ (∀𝑦𝐴 ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦 ∧ ∀𝑦𝐵 (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧))) → ∃𝑥𝐴 (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
11184, 97, 102, 110syl12anc 1272 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → ∃𝑥𝐴 (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
1128, 111rexlimddv 2667 1 (𝜑 → ∃𝑥𝐴 (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 104  DECID wdc 842  w3a 1005   = wceq 1398  wex 1541  wcel 2205  wral 2522  wrex 2523  {crab 2526  wss 3214   class class class wbr 4114  cfv 5357  (class class class)co 6058  infcinf 7287  cr 8142   < clt 8324  cle 8325  -cneg 8461  cz 9594  cuz 9871  ...cfz 10361
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 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-sep 4233  ax-pow 4292  ax-pr 4327  ax-un 4559  ax-setind 4664  ax-cnex 8234  ax-resscn 8235  ax-1cn 8236  ax-1re 8237  ax-icn 8238  ax-addcl 8239  ax-addrcl 8240  ax-mulcl 8241  ax-addcom 8243  ax-addass 8245  ax-distr 8247  ax-i2m1 8248  ax-0lt1 8249  ax-0id 8251  ax-rnegex 8252  ax-cnre 8254  ax-pre-ltirr 8255  ax-pre-ltwlin 8256  ax-pre-lttrn 8257  ax-pre-apti 8258  ax-pre-ltadd 8259
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rmo 2530  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3046  df-csb 3142  df-dif 3216  df-un 3218  df-in 3220  df-ss 3227  df-pw 3676  df-sn 3700  df-pr 3701  df-op 3703  df-uni 3920  df-int 3955  df-iun 3998  df-br 4115  df-opab 4177  df-mpt 4178  df-id 4419  df-po 4422  df-iso 4423  df-xp 4760  df-rel 4761  df-cnv 4762  df-co 4763  df-dm 4764  df-rn 4765  df-res 4766  df-ima 4767  df-iota 5317  df-fun 5359  df-fn 5360  df-f 5361  df-f1 5362  df-fo 5363  df-f1o 5364  df-fv 5365  df-isom 5366  df-riota 6011  df-ov 6061  df-oprab 6062  df-mpo 6063  df-1st 6347  df-2nd 6348  df-sup 7288  df-inf 7289  df-pnf 8326  df-mnf 8327  df-xr 8328  df-ltxr 8329  df-le 8330  df-sub 8462  df-neg 8463  df-inn 9255  df-n0 9514  df-z 9595  df-uz 9872  df-fz 10362  df-fzo 10499
This theorem is referenced by:  suprzcl2dc  10623
  Copyright terms: Public domain W3C validator