Users' Mathboxes Mathbox for Jeff Hankins < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  elicc3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem elicc3 37282
Description: An equivalent membership condition for closed intervals. (Contributed by Jeff Hankins, 14-Jul-2009.)
Assertion
Ref Expression
elicc3 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → (𝐶 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵 ∧ (𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵))))

Proof of Theorem elicc3
StepHypRef Expression
1 elicc1 13544 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → (𝐶 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵)))
2 simp1 1154 . . . . 5 ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵) → 𝐶 ∈ ℝ*)
32a1i 11 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵) → 𝐶 ∈ ℝ*))
4 xrletr 13311 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → ((𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵) → 𝐴 ≤ 𝐵))
54exp5o 1374 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℝ* → (𝐶 ∈ ℝ* → (𝐵 ∈ ℝ* → (𝐴 ≤ 𝐶 → (𝐶 ≤ 𝐵 → 𝐴 ≤ 𝐵)))))
65com23 87 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℝ* → (𝐵 ∈ ℝ* → (𝐶 ∈ ℝ* → (𝐴 ≤ 𝐶 → (𝐶 ≤ 𝐵 → 𝐴 ≤ 𝐵)))))
76imp5q 37278 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵) → 𝐴 ≤ 𝐵))
8 df-ne 2960 . . . . . . . . . 10 (𝐶 ≠ 𝐴 ↔ ¬ 𝐶 = 𝐴)
9 xrleltne 13298 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶) → (𝐴 < 𝐶 ↔ 𝐶 ≠ 𝐴))
109biimprd 251 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶) → (𝐶 ≠ 𝐴 → 𝐴 < 𝐶))
118, 10biimtrrid 246 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶) → (¬ 𝐶 = 𝐴 → 𝐴 < 𝐶))
12113adant3r3 1203 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ (𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵)) → (¬ 𝐶 = 𝐴 → 𝐴 < 𝐶))
1312adantlr 728 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ (𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵)) → (¬ 𝐶 = 𝐴 → 𝐴 < 𝐶))
14 eqcom 2770 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐶 = 𝐵 ↔ 𝐵 = 𝐶)
1514necon3bbii 3006 . . . . . . . . . . . . 13 (¬ 𝐶 = 𝐵 ↔ 𝐵 ≠ 𝐶)
16 xrleltne 13298 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ≤ 𝐵) → (𝐶 < 𝐵 ↔ 𝐵 ≠ 𝐶))
1716biimprd 251 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ≤ 𝐵) → (𝐵 ≠ 𝐶 → 𝐶 < 𝐵))
1815, 17biimtrid 245 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ≤ 𝐵) → (¬ 𝐶 = 𝐵 → 𝐶 < 𝐵))
19183exp 1137 . . . . . . . . . . 11 (𝐶 ∈ ℝ* → (𝐵 ∈ ℝ* → (𝐶 ≤ 𝐵 → (¬ 𝐶 = 𝐵 → 𝐶 < 𝐵))))
2019com12 33 . . . . . . . . . 10 (𝐵 ∈ ℝ* → (𝐶 ∈ ℝ* → (𝐶 ≤ 𝐵 → (¬ 𝐶 = 𝐵 → 𝐶 < 𝐵))))
2120imp32 424 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℝ* ∧ (𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ≤ 𝐵)) → (¬ 𝐶 = 𝐵 → 𝐶 < 𝐵))
22213adantr2 1189 . . . . . . . 8 ((𝐵 ∈ ℝ* ∧ (𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵)) → (¬ 𝐶 = 𝐵 → 𝐶 < 𝐵))
2322adantll 727 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ (𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵)) → (¬ 𝐶 = 𝐵 → 𝐶 < 𝐵))
2413, 23anim12d 621 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ (𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵)) → ((¬ 𝐶 = 𝐴 ∧ ¬ 𝐶 = 𝐵) → (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵)))
2524ex 418 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵) → ((¬ 𝐶 = 𝐴 ∧ ¬ 𝐶 = 𝐵) → (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵))))
26 df-or 862 . . . . . 6 ((𝐶 = 𝐴 ∨ ((𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵)) ↔ (¬ 𝐶 = 𝐴 → ((𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵)))
27 3orass 1106 . . . . . 6 ((𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵) ↔ (𝐶 = 𝐴 ∨ ((𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵)))
28 pm5.6 1017 . . . . . . 7 (((¬ 𝐶 = 𝐴 ∧ ¬ 𝐶 = 𝐵) → (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵)) ↔ (¬ 𝐶 = 𝐴 → (𝐶 = 𝐵 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵))))
29 orcom 884 . . . . . . . 8 ((𝐶 = 𝐵 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵)) ↔ ((𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵))
3029imbi2i 339 . . . . . . 7 ((¬ 𝐶 = 𝐴 → (𝐶 = 𝐵 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵))) ↔ (¬ 𝐶 = 𝐴 → ((𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵)))
3128, 30bitri 278 . . . . . 6 (((¬ 𝐶 = 𝐴 ∧ ¬ 𝐶 = 𝐵) → (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵)) ↔ (¬ 𝐶 = 𝐴 → ((𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵)))
3226, 27, 313bitr4ri 307 . . . . 5 (((¬ 𝐶 = 𝐴 ∧ ¬ 𝐶 = 𝐵) → (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵)) ↔ (𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵))
3325, 32imbitrdi 254 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵) → (𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵)))
343, 7, 333jcad 1147 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵) → (𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵 ∧ (𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵))))
35 simp1 1154 . . . . 5 ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵 ∧ (𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵)) → 𝐶 ∈ ℝ*)
3635a1i 11 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵 ∧ (𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵)) → 𝐶 ∈ ℝ*))
37 xrleid 13304 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ℝ* → 𝐴 ≤ 𝐴)
3837ad3antrrr 743 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → 𝐴 ≤ 𝐴)
39 breq2 5110 . . . . . . . 8 (𝐶 = 𝐴 → (𝐴 ≤ 𝐶 ↔ 𝐴 ≤ 𝐴))
4038, 39syl5ibrcom 250 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → (𝐶 = 𝐴 → 𝐴 ≤ 𝐶))
41 xrltle 13302 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) → (𝐴 < 𝐶 → 𝐴 ≤ 𝐶))
4241adantr 486 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → (𝐴 < 𝐶 → 𝐴 ≤ 𝐶))
4342adantllr 732 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → (𝐴 < 𝐶 → 𝐴 ≤ 𝐶))
4443adantrd 497 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → ((𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) → 𝐴 ≤ 𝐶))
45 simpr 490 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → 𝐴 ≤ 𝐵)
46 breq2 5110 . . . . . . . 8 (𝐶 = 𝐵 → (𝐴 ≤ 𝐶 ↔ 𝐴 ≤ 𝐵))
4745, 46syl5ibrcom 250 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → (𝐶 = 𝐵 → 𝐴 ≤ 𝐶))
4840, 44, 473jaod 1457 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → ((𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵) → 𝐴 ≤ 𝐶))
4948exp31 425 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → (𝐶 ∈ ℝ* → (𝐴 ≤ 𝐵 → ((𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵) → 𝐴 ≤ 𝐶))))
50493impd 1367 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵 ∧ (𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵)) → 𝐴 ≤ 𝐶))
51 breq1 5109 . . . . . . . 8 (𝐶 = 𝐴 → (𝐶 ≤ 𝐵 ↔ 𝐴 ≤ 𝐵))
5245, 51syl5ibrcom 250 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → (𝐶 = 𝐴 → 𝐶 ≤ 𝐵))
53 xrltle 13302 . . . . . . . . . . 11 ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → (𝐶 < 𝐵 → 𝐶 ≤ 𝐵))
5453ancoms 464 . . . . . . . . . 10 ((𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) → (𝐶 < 𝐵 → 𝐶 ≤ 𝐵))
5554adantld 496 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) → ((𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) → 𝐶 ≤ 𝐵))
5655adantll 727 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) → ((𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) → 𝐶 ≤ 𝐵))
5756adantr 486 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → ((𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) → 𝐶 ≤ 𝐵))
58 xrleid 13304 . . . . . . . . 9 (𝐵 ∈ ℝ* → 𝐵 ≤ 𝐵)
5958ad3antlr 744 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → 𝐵 ≤ 𝐵)
60 breq1 5109 . . . . . . . 8 (𝐶 = 𝐵 → (𝐶 ≤ 𝐵 ↔ 𝐵 ≤ 𝐵))
6159, 60syl5ibrcom 250 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → (𝐶 = 𝐵 → 𝐶 ≤ 𝐵))
6252, 57, 613jaod 1457 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) ∧ 𝐶 ∈ ℝ*) ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → ((𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵) → 𝐶 ≤ 𝐵))
6362exp31 425 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → (𝐶 ∈ ℝ* → (𝐴 ≤ 𝐵 → ((𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵) → 𝐶 ≤ 𝐵))))
64633impd 1367 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵 ∧ (𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵)) → 𝐶 ≤ 𝐵))
6536, 50, 643jcad 1147 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵 ∧ (𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵)) → (𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵)))
6634, 65impbid 215 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐶 ∧ 𝐶 ≤ 𝐵) ↔ (𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵 ∧ (𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵))))
671, 66bitrd 282 1 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → (𝐶 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵 ∧ (𝐶 = 𝐴 ∨ (𝐴 < 𝐶 ∧ 𝐶 < 𝐵) ∨ 𝐶 = 𝐵))))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∨ w3o 1102   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959   class class class wbr 5106  (class class class)co 7440  ℝ*cxr 11366   < clt 11367   ≤ cle 11368  [,]cicc 13503
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-id 5550  df-po 5563  df-so 5564  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-er 8742  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-icc 13507
This theorem is used by:  ivthALT  37300
  Copyright terms: Public domain W3C validator