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

Theorem zsupssdc 10379
Description: An inhabited decidable bounded subset of integers has a supremum in the set. (The proof does not use ax-pre-suploc 8045.) (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 4046 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑚 → (𝑦𝑥𝑚𝑥))
32cbvralvw 2741 . . . . 5 (∀𝑦𝐴 𝑦𝑥 ↔ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑥)
4 breq2 4047 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑛 → (𝑚𝑥𝑚𝑛))
54ralbidv 2505 . . . . 5 (𝑥 = 𝑛 → (∀𝑚𝐴 𝑚𝑥 ↔ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛))
63, 5bitrid 192 . . . 4 (𝑥 = 𝑛 → (∀𝑦𝐴 𝑦𝑥 ↔ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛))
76cbvrexvw 2742 . . 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 2265 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑎 → (𝑥𝐴𝑎𝐴))
1110cbvexv 1941 . . . . . . 7 (∃𝑥 𝑥𝐴 ↔ ∃𝑎 𝑎𝐴)
129, 11sylib 122 . . . . . 6 (𝜑 → ∃𝑎 𝑎𝐴)
1312adantr 276 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → ∃𝑎 𝑎𝐴)
14 uzssz 9667 . . . . . . 7 (ℤ‘-𝑛) ⊆ ℤ
15 rabss2 3275 . . . . . . 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 8264 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑏 = 𝑤 → -𝑏 = -𝑤)
1817eleq1d 2273 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏 = 𝑤 → (-𝑏𝐴 ↔ -𝑤𝐴))
19 simp1rl 1064 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → 𝑛 ∈ ℤ)
2019znegcld 9496 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → -𝑛 ∈ ℤ)
21 simp2 1000 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → 𝑤 ∈ ℤ)
2221zred 9494 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → 𝑤 ∈ ℝ)
2319zred 9494 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → 𝑛 ∈ ℝ)
24 breq1 4046 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑚 = -𝑤 → (𝑚𝑛 ↔ -𝑤𝑛))
25 simp1rr 1065 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)
26 simp3 1001 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → -𝑤𝐴)
2724, 25, 26rspcdva 2881 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → -𝑤𝑛)
2822, 23, 27lenegcon1d 8599 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → -𝑛𝑤)
29 eluz2 9653 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ↔ (-𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑛𝑤))
3020, 21, 28, 29syl3anbrc 1183 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → 𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛))
3118, 30, 26elrabd 2930 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤𝐴) → 𝑤 ∈ {𝑏 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑏𝐴})
3231rabssdv 3272 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴} ⊆ {𝑏 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑏𝐴})
3318cbvrabv 2770 . . . . . . . . . . 11 {𝑏 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑏𝐴} = {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴}
3432, 33sseqtrdi 3240 . . . . . . . . . 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 3209 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴} = {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴})
3736infeq1d 7113 . . . . . . . 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 529 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → 𝑛 ∈ ℤ)
4039znegcld 9496 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → -𝑛 ∈ ℤ)
4140adantr 276 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → -𝑛 ∈ ℤ)
42 eqid 2204 . . . . . . . 8 {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴} = {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴}
43 negeq 8264 . . . . . . . . . 10 (𝑤 = -𝑎 → -𝑤 = --𝑎)
4443eleq1d 2273 . . . . . . . . 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 3193 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑎 ∈ ℤ)
4948znegcld 9496 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → -𝑎 ∈ ℤ)
50 breq1 4046 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = 𝑎 → (𝑚𝑛𝑎𝑛))
51 simplrr 536 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)
5250, 51, 47rspcdva 2881 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑎𝑛)
5348zred 9494 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑎 ∈ ℝ)
5439adantr 276 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑛 ∈ ℤ)
5554zred 9494 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑛 ∈ ℝ)
5653, 55lenegd 8596 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → (𝑎𝑛 ↔ -𝑛 ≤ -𝑎))
5752, 56mpbid 147 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → -𝑛 ≤ -𝑎)
58 eluz2 9653 . . . . . . . . . 10 (-𝑎 ∈ (ℤ‘-𝑛) ↔ (-𝑛 ∈ ℤ ∧ -𝑎 ∈ ℤ ∧ -𝑛 ≤ -𝑎))
5941, 49, 57, 58syl3anbrc 1183 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → -𝑎 ∈ (ℤ‘-𝑛))
6048zcnd 9495 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑎 ∈ ℂ)
6160negnegd 8373 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → --𝑎 = 𝑎)
6261, 47eqeltrd 2281 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → --𝑎𝐴)
6344, 59, 62elrabd 2930 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → -𝑎 ∈ {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴})
64 eleq1 2267 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = -𝑤 → (𝑥𝐴 ↔ -𝑤𝐴))
6564dcbid 839 . . . . . . . . . 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 10146 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ (-𝑛...-𝑎) → 𝑤 ∈ ℤ)
6968adantl 277 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ (-𝑛...-𝑎)) → 𝑤 ∈ ℤ)
7069znegcld 9496 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ (-𝑛...-𝑎)) → -𝑤 ∈ ℤ)
7165, 67, 70rspcdva 2881 . . . . . . . . 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 10376 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴})
7438, 73eqeltrd 2281 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴})
7516, 74sselid 3190 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴})
7613, 75exlimddv 1921 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴})
77 negeq 8264 . . . . . . 7 (𝑛 = inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → -𝑛 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ))
7877eleq1d 2273 . . . . . 6 (𝑛 = inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → (-𝑛𝐴 ↔ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴))
79 negeq 8264 . . . . . . . 8 (𝑤 = 𝑛 → -𝑤 = -𝑛)
8079eleq1d 2273 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑛 → (-𝑤𝐴 ↔ -𝑛𝐴))
8180cbvrabv 2770 . . . . . 6 {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴} = {𝑛 ∈ ℤ ∣ -𝑛𝐴}
8278, 81elrab2 2931 . . . . 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 3277 . . . . . . . . 9 {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴} ⊆ ℤ
8685, 75sselid 3190 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℤ)
8786zred 9494 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
8887renegcld 8451 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
8941, 42, 63, 72infssuzledc 10375 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ (ℤ‘-𝑛) ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ≤ -𝑎)
9038, 89eqbrtrd 4065 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) ≤ -𝑎)
9187, 53, 90lenegcon2d 8600 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → 𝑎 ≤ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ))
9253, 88, 91lensymd 8193 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) ∧ 𝑎𝐴) → ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑎)
9392ralrimiva 2578 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → ∀𝑎𝐴 ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑎)
94 breq2 4047 . . . . . 6 (𝑎 = 𝑦 → (-inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑎 ↔ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦))
9594notbid 668 . . . . 5 (𝑎 = 𝑦 → (¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑎 ↔ ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦))
9695cbvralv 2737 . . . 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 4047 . . . . . . 7 (𝑧 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → (𝑦 < 𝑧𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < )))
9998rspcev 2876 . . . . . 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 2579 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → ∀𝑦𝐵 (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧))
103 breq1 4046 . . . . . . 7 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → (𝑥 < 𝑦 ↔ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦))
104103notbid 668 . . . . . 6 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → (¬ 𝑥 < 𝑦 ↔ ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦))
105104ralbidv 2505 . . . . 5 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) → (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ↔ ∀𝑦𝐴 ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦))
106 breq2 4047 . . . . . . 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 2505 . . . . 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 2876 . . 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 1247 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚𝐴 𝑚𝑛)) → ∃𝑥𝐴 (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 < 𝑧)))
1128, 111rexlimddv 2627 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 835  w3a 980   = wceq 1372  wex 1514  wcel 2175  wral 2483  wrex 2484  {crab 2487  wss 3165   class class class wbr 4043  cfv 5270  (class class class)co 5943  infcinf 7084  cr 7923   < clt 8106  cle 8107  -cneg 8243  cz 9371  cuz 9647  ...cfz 10129
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 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1469  ax-7 1470  ax-gen 1471  ax-ie1 1515  ax-ie2 1516  ax-8 1526  ax-10 1527  ax-11 1528  ax-i12 1529  ax-bndl 1531  ax-4 1532  ax-17 1548  ax-i9 1552  ax-ial 1556  ax-i5r 1557  ax-13 2177  ax-14 2178  ax-ext 2186  ax-sep 4161  ax-pow 4217  ax-pr 4252  ax-un 4479  ax-setind 4584  ax-cnex 8015  ax-resscn 8016  ax-1cn 8017  ax-1re 8018  ax-icn 8019  ax-addcl 8020  ax-addrcl 8021  ax-mulcl 8022  ax-addcom 8024  ax-addass 8026  ax-distr 8028  ax-i2m1 8029  ax-0lt1 8030  ax-0id 8032  ax-rnegex 8033  ax-cnre 8035  ax-pre-ltirr 8036  ax-pre-ltwlin 8037  ax-pre-lttrn 8038  ax-pre-apti 8039  ax-pre-ltadd 8040
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1375  df-fal 1378  df-nf 1483  df-sb 1785  df-eu 2056  df-mo 2057  df-clab 2191  df-cleq 2197  df-clel 2200  df-nfc 2336  df-ne 2376  df-nel 2471  df-ral 2488  df-rex 2489  df-reu 2490  df-rmo 2491  df-rab 2492  df-v 2773  df-sbc 2998  df-csb 3093  df-dif 3167  df-un 3169  df-in 3171  df-ss 3178  df-pw 3617  df-sn 3638  df-pr 3639  df-op 3641  df-uni 3850  df-int 3885  df-iun 3928  df-br 4044  df-opab 4105  df-mpt 4106  df-id 4339  df-po 4342  df-iso 4343  df-xp 4680  df-rel 4681  df-cnv 4682  df-co 4683  df-dm 4684  df-rn 4685  df-res 4686  df-ima 4687  df-iota 5231  df-fun 5272  df-fn 5273  df-f 5274  df-f1 5275  df-fo 5276  df-f1o 5277  df-fv 5278  df-isom 5279  df-riota 5898  df-ov 5946  df-oprab 5947  df-mpo 5948  df-1st 6225  df-2nd 6226  df-sup 7085  df-inf 7086  df-pnf 8108  df-mnf 8109  df-xr 8110  df-ltxr 8111  df-le 8112  df-sub 8244  df-neg 8245  df-inn 9036  df-n0 9295  df-z 9372  df-uz 9648  df-fz 10130  df-fzo 10264
This theorem is referenced by:  suprzcl2dc  10380
  Copyright terms: Public domain W3C validator