Theorem fisupcl 9440

Description: A nonempty finite set contains its supremum. (Contributed by Jeff Madsen, 9-May-2011.)

Assertion

Ref	Expression
fisupcl	⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → sup(𝐵, 𝐴, 𝑅) ∈ 𝐵)

Proof of Theorem fisupcl

Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl 488	. . 3 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → 𝑅 Or 𝐴)
2	1	supval2 9425	. 2 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → sup(𝐵, 𝐴, 𝑅) = (℩𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧))))
3		simpr3 1215	. . . 4 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → 𝐵 ⊆ 𝐴)
4		breq2 5107	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 𝑥 → (𝑦𝑅𝑧 ↔ 𝑦𝑅𝑥))
5	4	rspcev 3576	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦𝑅𝑥) → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)
6	5	ex 418	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐵 → (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧))
7	6	ralrimivw 3158	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐵 → ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧))
8	7	a1d 26	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐵 → (∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧) → ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)))
9	8	anim2d 624	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐵 → ((∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)) → (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧))))
10	9	rgen 3078	. . . . 5 ⊢ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)) → (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)))
11	10	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)) → (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧))))
12		soss 5583	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (𝑅 Or 𝐴 → 𝑅 Or 𝐵))
13	3, 1, 12	sylc 66	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → 𝑅 Or 𝐵)
14		simpr1 1213	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → 𝐵 ∈ Fin)
15		simpr2 1214	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → 𝐵 ≠ ∅)
16		fisupg 9258	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 Or 𝐵 ∧ 𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅) → ∃𝑥 ∈ 𝐵 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)))
17	13, 14, 15, 16	syl3anc 1398	. . . 4 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → ∃𝑥 ∈ 𝐵 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)))
18		fisup2g 9439	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → ∃𝑥 ∈ 𝐵 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)))
19		ssrexv 4001	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (∃𝑥 ∈ 𝐵 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧))))
20	3, 18, 19	sylc 66	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)))
21	1, 20	supeu 9424	. . . 4 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → ∃!𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)))
22		riotass2 7400	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ⊆ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)) → (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)))) ∧ (∃𝑥 ∈ 𝐵 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)) ∧ ∃!𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)))) → (℩𝑥 ∈ 𝐵 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧))) = (℩𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧))))
23	3, 11, 17, 21, 22	syl22anc 852	. . 3 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → (℩𝑥 ∈ 𝐵 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧))) = (℩𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧))))
24	13, 17	supeu 9424	. . . 4 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → ∃!𝑥 ∈ 𝐵 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)))
25		riotacl 7387	. . . 4 ⊢ (∃!𝑥 ∈ 𝐵 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧)) → (℩𝑥 ∈ 𝐵 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧))) ∈ 𝐵)
26	24, 25	syl 18	. . 3 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → (℩𝑥 ∈ 𝐵 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧))) ∈ 𝐵)
27	23, 26	eqeltrrd 2861	. 2 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → (℩𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦𝑅𝑧))) ∈ 𝐵)
28	2, 27	eqeltrd 2860	1 ⊢ ((𝑅 Or 𝐴 ∧ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴)) → sup(𝐵, 𝐴, 𝑅) ∈ 𝐵)

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  ∃!wreu 3363   ⊆ wss 3899  ∅c0 4279   class class class wbr 5103   Or wor 5562  ℩crio 7369  Fincfn 8952  supcsup 9410

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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pr 5398  ax-un 7736

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 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-br 5104  df-opab 5168  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  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-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7370  df-om 7863  df-en 8953  df-fin 8956  df-sup 9412

This theorem is used by:  supgtoreq  9441  fiinfcl  9473  supfirege  12226  fseqsupcl  14041  fsuppmapnn0fiublem  14054  isercolllem2  15753  fsumcvg3  15815  mertenslem2  15974  prdsmet  24596  prdsbl  24717  mdegldg  26291  mdegcl  26294  aannenlem2  26565  ssnnssfz  33258  oddpwdc  34865  erdszelem5  35774  poimirlem31  38400  poimirlem32  38401  totbndbnd  38539  prdsbnd  38543  rencldnfilem  43661  aomclem2  43896  safesnsupfiss  44255  safesnsupfilb  44258  fisupclrnmpt  46227  limsupequzlem  46550  fourierdlem25  46960  fourierdlem31  46966  fourierdlem37  46972  etransclem48  47110  hoicvr  47376  ssnn0ssfz  49279