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Theorem dedekind 10795
 Description: The Dedekind cut theorem. This theorem, which may be used to replace ax-pre-sup 10607 with appropriate adjustments, states that, if 𝐴 completely preceeds 𝐵, then there is some number separating the two of them. (Contributed by Scott Fenton, 13-Jun-2013.)
Assertion
Ref Expression
dedekind ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑦))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦,𝑧   𝑥,𝐵,𝑦,𝑧

Proof of Theorem dedekind
Dummy variable 𝑤 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfv 1908 . . . . . . . 8 𝑥(𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅)
2 nfv 1908 . . . . . . . 8 𝑥(𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ)
3 nfra1 3217 . . . . . . . 8 𝑥𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦
41, 2, 3nf3an 1895 . . . . . . 7 𝑥((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦)
5 nfv 1908 . . . . . . . 8 𝑥 𝑧 ∈ ℝ
6 nfra1 3217 . . . . . . . . 9 𝑥𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥
7 nfra1 3217 . . . . . . . . 9 𝑥𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)
86, 7nfan 1893 . . . . . . . 8 𝑥(∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))
95, 8nfan 1893 . . . . . . 7 𝑥(𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))
104, 9nfan 1893 . . . . . 6 𝑥(((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))))
11 nfv 1908 . . . . . . . . 9 𝑦(𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅)
12 nfv 1908 . . . . . . . . 9 𝑦(𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ)
13 nfra2w 3225 . . . . . . . . 9 𝑦𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦
1411, 12, 13nf3an 1895 . . . . . . . 8 𝑦((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦)
15 nfv 1908 . . . . . . . 8 𝑦(𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))
1614, 15nfan 1893 . . . . . . 7 𝑦(((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))))
17 nfv 1908 . . . . . . 7 𝑦 𝑥𝐴
18 simpl2l 1220 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))) → 𝐴 ⊆ ℝ)
1918sselda 3965 . . . . . . . . . . 11 (((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
20 simplrl 775 . . . . . . . . . . 11 (((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑧 ∈ ℝ)
21 simprrl 779 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))) → ∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥)
2221r19.21bi 3206 . . . . . . . . . . 11 (((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))) ∧ 𝑥𝐴) → ¬ 𝑧 < 𝑥)
2319, 20, 22nltled 10782 . . . . . . . . . 10 (((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑥𝑧)
2423ex 415 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))) → (𝑥𝐴𝑥𝑧))
25 simprll 777 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ ((𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))) ∧ 𝑦𝐵)) → 𝑧 ∈ ℝ)
26 simp2r 1194 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → 𝐵 ⊆ ℝ)
27 simpr 487 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))) ∧ 𝑦𝐵) → 𝑦𝐵)
28 ssel2 3960 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝑦𝐵) → 𝑦 ∈ ℝ)
2926, 27, 28syl2an 597 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ ((𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))) ∧ 𝑦𝐵)) → 𝑦 ∈ ℝ)
30 simpl3 1187 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ ((𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))) ∧ 𝑦𝐵)) → ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦)
31 simp2 1131 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ))
32 rsp 3203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (∀𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦 → (𝑦𝐵𝑥 < 𝑦))
3332com12 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑦𝐵 → (∀𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦𝑥 < 𝑦))
3433adantl 484 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ 𝑥𝐴) ∧ 𝑦𝐵) → (∀𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦𝑥 < 𝑦))
35 ssel2 3960 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
3635adantlr 713 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
37 simplr 767 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ 𝑥𝐴) → 𝐵 ⊆ ℝ)
3837sselda 3965 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ 𝑥𝐴) ∧ 𝑦𝐵) → 𝑦 ∈ ℝ)
39 ltnsym 10730 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑥 < 𝑦 → ¬ 𝑦 < 𝑥))
4036, 38, 39syl2an2r 683 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ 𝑥𝐴) ∧ 𝑦𝐵) → (𝑥 < 𝑦 → ¬ 𝑦 < 𝑥))
4134, 40syld 47 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ 𝑥𝐴) ∧ 𝑦𝐵) → (∀𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦 → ¬ 𝑦 < 𝑥))
4241an32s 650 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ 𝑦𝐵) ∧ 𝑥𝐴) → (∀𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦 → ¬ 𝑦 < 𝑥))
4342ralimdva 3175 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ 𝑦𝐵) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦 → ∀𝑥𝐴 ¬ 𝑦 < 𝑥))
4431, 27, 43syl2an 597 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ ((𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))) ∧ 𝑦𝐵)) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦 → ∀𝑥𝐴 ¬ 𝑦 < 𝑥))
4530, 44mpd 15 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ ((𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))) ∧ 𝑦𝐵)) → ∀𝑥𝐴 ¬ 𝑦 < 𝑥)
46 breq2 5061 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑤 → (𝑦 < 𝑥𝑦 < 𝑤))
4746notbid 320 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑤 → (¬ 𝑦 < 𝑥 ↔ ¬ 𝑦 < 𝑤))
4847cbvralvw 3448 . . . . . . . . . . . . . 14 (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑦 < 𝑥 ↔ ∀𝑤𝐴 ¬ 𝑦 < 𝑤)
4945, 48sylib 220 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ ((𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))) ∧ 𝑦𝐵)) → ∀𝑤𝐴 ¬ 𝑦 < 𝑤)
50 ralnex 3234 . . . . . . . . . . . . 13 (∀𝑤𝐴 ¬ 𝑦 < 𝑤 ↔ ¬ ∃𝑤𝐴 𝑦 < 𝑤)
5149, 50sylib 220 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ ((𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))) ∧ 𝑦𝐵)) → ¬ ∃𝑤𝐴 𝑦 < 𝑤)
52 breq1 5060 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 < 𝑧𝑦 < 𝑧))
53 breq1 5060 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 < 𝑤𝑦 < 𝑤))
5453rexbidv 3295 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑦 → (∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤 ↔ ∃𝑤𝐴 𝑦 < 𝑤))
5552, 54imbi12d 347 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤) ↔ (𝑦 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑦 < 𝑤)))
56 simplrr 776 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))) ∧ 𝑦𝐵) → ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))
5756adantl 484 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ ((𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))) ∧ 𝑦𝐵)) → ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))
5855, 57, 29rspcdva 3623 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ ((𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))) ∧ 𝑦𝐵)) → (𝑦 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑦 < 𝑤))
5951, 58mtod 200 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ ((𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))) ∧ 𝑦𝐵)) → ¬ 𝑦 < 𝑧)
6025, 29, 59nltled 10782 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ ((𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤))) ∧ 𝑦𝐵)) → 𝑧𝑦)
6160expr 459 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))) → (𝑦𝐵𝑧𝑦))
6224, 61anim12d 610 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))) → ((𝑥𝐴𝑦𝐵) → (𝑥𝑧𝑧𝑦)))
6362expd 418 . . . . . . 7 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))) → (𝑥𝐴 → (𝑦𝐵 → (𝑥𝑧𝑧𝑦))))
6416, 17, 63ralrimd 3216 . . . . . 6 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))) → (𝑥𝐴 → ∀𝑦𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑦)))
6510, 64ralrimi 3214 . . . . 5 ((((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))) → ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑦))
66 simp2l 1193 . . . . . 6 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → 𝐴 ⊆ ℝ)
67 simp1l 1191 . . . . . 6 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → 𝐴 ≠ ∅)
68 simp1r 1192 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → 𝐵 ≠ ∅)
69 n0 4308 . . . . . . . . 9 (𝐵 ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧𝐵)
7068, 69sylib 220 . . . . . . . 8 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → ∃𝑧 𝑧𝐵)
7126sseld 3964 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → (𝑧𝐵𝑧 ∈ ℝ))
72 ralcom 3352 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦 ↔ ∀𝑦𝐵𝑥𝐴 𝑥 < 𝑦)
73 breq2 5061 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = 𝑧 → (𝑥 < 𝑦𝑥 < 𝑧))
7473ralbidv 3195 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = 𝑧 → (∀𝑥𝐴 𝑥 < 𝑦 ↔ ∀𝑥𝐴 𝑥 < 𝑧))
7574rspccv 3618 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑦𝐵𝑥𝐴 𝑥 < 𝑦 → (𝑧𝐵 → ∀𝑥𝐴 𝑥 < 𝑧))
7672, 75sylbi 219 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦 → (𝑧𝐵 → ∀𝑥𝐴 𝑥 < 𝑧))
77763ad2ant3 1129 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → (𝑧𝐵 → ∀𝑥𝐴 𝑥 < 𝑧))
7871, 77jcad 515 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → (𝑧𝐵 → (𝑧 ∈ ℝ ∧ ∀𝑥𝐴 𝑥 < 𝑧)))
7978eximdv 1911 . . . . . . . 8 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → (∃𝑧 𝑧𝐵 → ∃𝑧(𝑧 ∈ ℝ ∧ ∀𝑥𝐴 𝑥 < 𝑧)))
8070, 79mpd 15 . . . . . . 7 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → ∃𝑧(𝑧 ∈ ℝ ∧ ∀𝑥𝐴 𝑥 < 𝑧))
81 df-rex 3142 . . . . . . 7 (∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 𝑥 < 𝑧 ↔ ∃𝑧(𝑧 ∈ ℝ ∧ ∀𝑥𝐴 𝑥 < 𝑧))
8280, 81sylibr 236 . . . . . 6 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 𝑥 < 𝑧)
83 axsup 10708 . . . . . 6 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 𝑥 < 𝑧) → ∃𝑧 ∈ ℝ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))
8466, 67, 82, 83syl3anc 1365 . . . . 5 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → ∃𝑧 ∈ ℝ (∀𝑥𝐴 ¬ 𝑧 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < 𝑧 → ∃𝑤𝐴 𝑥 < 𝑤)))
8565, 84reximddv 3273 . . . 4 (((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) ∧ (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑦))
86853expib 1116 . . 3 ((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) → (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑦)))
87 1re 10633 . . . . 5 1 ∈ ℝ
88 rzal 4451 . . . . 5 (𝐴 = ∅ → ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥 ≤ 1 ∧ 1 ≤ 𝑦))
89 breq2 5061 . . . . . . . 8 (𝑧 = 1 → (𝑥𝑧𝑥 ≤ 1))
90 breq1 5060 . . . . . . . 8 (𝑧 = 1 → (𝑧𝑦 ↔ 1 ≤ 𝑦))
9189, 90anbi12d 632 . . . . . . 7 (𝑧 = 1 → ((𝑥𝑧𝑧𝑦) ↔ (𝑥 ≤ 1 ∧ 1 ≤ 𝑦)))
92912ralbidv 3197 . . . . . 6 (𝑧 = 1 → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑦) ↔ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥 ≤ 1 ∧ 1 ≤ 𝑦)))
9392rspcev 3621 . . . . 5 ((1 ∈ ℝ ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥 ≤ 1 ∧ 1 ≤ 𝑦)) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑦))
9487, 88, 93sylancr 589 . . . 4 (𝐴 = ∅ → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑦))
9594a1d 25 . . 3 (𝐴 = ∅ → (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑦)))
96 rzal 4451 . . . . . 6 (𝐵 = ∅ → ∀𝑦𝐵 (𝑥 ≤ 1 ∧ 1 ≤ 𝑦))
9796ralrimivw 3181 . . . . 5 (𝐵 = ∅ → ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥 ≤ 1 ∧ 1 ≤ 𝑦))
9887, 97, 93sylancr 589 . . . 4 (𝐵 = ∅ → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑦))
9998a1d 25 . . 3 (𝐵 = ∅ → (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑦)))
10086, 95, 99pm2.61iine 3105 . 2 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ) ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑦))
1011003impa 1104 1 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐵 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑦))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 398   ∧ w3a 1081   = wceq 1530  ∃wex 1773   ∈ wcel 2107   ≠ wne 3014  ∀wral 3136  ∃wrex 3137   ⊆ wss 3934  ∅c0 4289   class class class wbr 5057  ℝcr 10528  1c1 10530   < clt 10667   ≤ cle 10668 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1904  ax-6 1963  ax-7 2008  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2153  ax-12 2169  ax-ext 2791  ax-sep 5194  ax-nul 5201  ax-pow 5257  ax-pr 5320  ax-un 7453  ax-resscn 10586  ax-1cn 10587  ax-icn 10588  ax-addcl 10589  ax-mulcl 10591  ax-mulrcl 10592  ax-i2m1 10597  ax-1ne0 10598  ax-rrecex 10601  ax-cnre 10602  ax-pre-lttri 10603  ax-pre-sup 10607 This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3an 1083  df-tru 1533  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2616  df-eu 2648  df-clab 2798  df-cleq 2812  df-clel 2891  df-nfc 2961  df-ne 3015  df-nel 3122  df-ral 3141  df-rex 3142  df-rab 3145  df-v 3495  df-sbc 3771  df-csb 3882  df-dif 3937  df-un 3939  df-in 3941  df-ss 3950  df-nul 4290  df-if 4466  df-pw 4539  df-sn 4560  df-pr 4562  df-op 4566  df-uni 4831  df-br 5058  df-opab 5120  df-mpt 5138  df-id 5453  df-xp 5554  df-rel 5555  df-cnv 5556  df-co 5557  df-dm 5558  df-rn 5559  df-res 5560  df-ima 5561  df-iota 6307  df-fun 6350  df-fn 6351  df-f 6352  df-f1 6353  df-fo 6354  df-f1o 6355  df-fv 6356  df-ov 7151  df-er 8281  df-en 8502  df-dom 8503  df-sdom 8504  df-pnf 10669  df-mnf 10670  df-xr 10671  df-ltxr 10672  df-le 10673 This theorem is referenced by:  dedekindle  10796
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