Theorem flval3 13830

Description: An alternate way to define the floor function, as the supremum of all integers less than or equal to its argument. (Contributed by NM, 15-Nov-2004.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 6-Sep-2014.)

Assertion

Ref	Expression
flval3	⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) = sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ))

Distinct variable group:   𝑥,𝐴

Proof of Theorem flval3

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ssrab2 4055	. . . . 5 ⊢ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} ⊆ ℤ
2		zssre 12593	. . . . 5 ⊢ ℤ ⊆ ℝ
3	1, 2	sstri 3968	. . . 4 ⊢ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} ⊆ ℝ
4	3	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} ⊆ ℝ)
5		breq1 5122	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (⌊‘𝐴) → (𝑥 ≤ 𝐴 ↔ (⌊‘𝐴) ≤ 𝐴))
6		flcl 13810	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ∈ ℤ)
7		flle 13814	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ≤ 𝐴)
8	5, 6, 7	elrabd 3673	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴})
9	8	ne0d 4317	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} ≠ ∅)
10		reflcl 13811	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ∈ ℝ)
11		breq1 5122	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 ≤ 𝐴 ↔ 𝑧 ≤ 𝐴))
12	11	elrab 3671	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} ↔ (𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑧 ≤ 𝐴))
13		flge 13820	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) → (𝑧 ≤ 𝐴 ↔ 𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
14	13	biimpd 229	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) → (𝑧 ≤ 𝐴 → 𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
15	14	expimpd 453	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑧 ≤ 𝐴) → 𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
16	12, 15	biimtrid 242	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} → 𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
17	16	ralrimiv 3131	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}𝑧 ≤ (⌊‘𝐴))
18		brralrspcev 5179	. . . 4 ⊢ (((⌊‘𝐴) ∈ ℝ ∧ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}𝑧 ≤ 𝑦)
19	10, 17, 18	syl2anc 584	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}𝑧 ≤ 𝑦)
20	4, 9, 19, 8	suprubd 12202	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ≤ sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ))
21		suprleub 12206	. . . 4 ⊢ ((({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} ⊆ ℝ ∧ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}𝑧 ≤ 𝑦) ∧ (⌊‘𝐴) ∈ ℝ) → (sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ) ≤ (⌊‘𝐴) ↔ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
22	4, 9, 19, 10, 21	syl31anc 1375	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ) ≤ (⌊‘𝐴) ↔ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
23	17, 22	mpbird 257	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ) ≤ (⌊‘𝐴))
24	4, 9, 19	suprcld 12203	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
25	10, 24	letri3d 11375	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ((⌊‘𝐴) = sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ) ↔ ((⌊‘𝐴) ≤ sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ) ∧ sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ) ≤ (⌊‘𝐴))))
26	20, 23, 25	mpbir2and 713	1 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) = sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2932  ∀wral 3051  ∃wrex 3060  {crab 3415   ⊆ wss 3926  ∅c0 4308   class class class wbr 5119  ‘cfv 6530  supcsup 9450  ℝcr 11126   < clt 11267   ≤ cle 11268  ℤcz 12586  ⌊cfl 13805

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-sep 5266  ax-nul 5276  ax-pow 5335  ax-pr 5402  ax-un 7727  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204  ax-pre-sup 11205

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2727  df-clel 2809  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3359  df-reu 3360  df-rab 3416  df-v 3461  df-sbc 3766  df-csb 3875  df-dif 3929  df-un 3931  df-in 3933  df-ss 3943  df-pss 3946  df-nul 4309  df-if 4501  df-pw 4577  df-sn 4602  df-pr 4604  df-op 4608  df-uni 4884  df-iun 4969  df-br 5120  df-opab 5182  df-mpt 5202  df-tr 5230  df-id 5548  df-eprel 5553  df-po 5561  df-so 5562  df-fr 5606  df-we 5608  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6290  df-ord 6355  df-on 6356  df-lim 6357  df-suc 6358  df-iota 6483  df-fun 6532  df-fn 6533  df-f 6534  df-f1 6535  df-fo 6536  df-f1o 6537  df-fv 6538  df-riota 7360  df-ov 7406  df-oprab 7407  df-mpo 7408  df-om 7860  df-2nd 7987  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-er 8717  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-sup 9452  df-inf 9453  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11466  df-neg 11467  df-nn 12239  df-n0 12500  df-z 12587  df-uz 12851  df-fl 13807

This theorem is referenced by: (None)