Theorem flval3 13035

Description: An alternate way to define the floor (greatest integer) 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 3977	. . . . 5 ⊢ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} ⊆ ℤ
2		zssre 11836	. . . . 5 ⊢ ℤ ⊆ ℝ
3	1, 2	sstri 3898	. . . 4 ⊢ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} ⊆ ℝ
4	3	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} ⊆ ℝ)
5		breq1 4965	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (⌊‘𝐴) → (𝑥 ≤ 𝐴 ↔ (⌊‘𝐴) ≤ 𝐴))
6		flcl 13015	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ∈ ℤ)
7		flle 13019	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ≤ 𝐴)
8	5, 6, 7	elrabd 3620	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴})
9	8	ne0d 4221	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} ≠ ∅)
10		reflcl 13016	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ∈ ℝ)
11		breq1 4965	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 ≤ 𝐴 ↔ 𝑧 ≤ 𝐴))
12	11	elrab 3618	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} ↔ (𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑧 ≤ 𝐴))
13		flge 13025	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) → (𝑧 ≤ 𝐴 ↔ 𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
14	13	biimpd 230	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) → (𝑧 ≤ 𝐴 → 𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
15	14	expimpd 454	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ((𝑧 ∈ ℤ ∧ 𝑧 ≤ 𝐴) → 𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
16	12, 15	syl5bi 243	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴} → 𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
17	16	ralrimiv 3148	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}𝑧 ≤ (⌊‘𝐴))
18		brralrspcev 5022	. . . 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 11451	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) ≤ sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ))
21		suprleub 11455	. . . 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 1366	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ) ≤ (⌊‘𝐴) ↔ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}𝑧 ≤ (⌊‘𝐴)))
23	17, 22	mpbird 258	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ) ≤ (⌊‘𝐴))
24	4, 9, 19	suprcld 11452	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
25	10, 24	letri3d 10629	. 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 709	1 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (⌊‘𝐴) = sup({𝑥 ∈ ℤ ∣ 𝑥 ≤ 𝐴}, ℝ, < ))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 207   ∧ wa 396   = wceq 1522   ∈ wcel 2081   ≠ wne 2984  ∀wral 3105  ∃wrex 3106  {crab 3109   ⊆ wss 3859  ∅c0 4211   class class class wbr 4962  ‘cfv 6225  supcsup 8750  ℝcr 10382   < clt 10521   ≤ cle 10522  ℤcz 11829  ⌊cfl 13010

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1777  ax-4 1791  ax-5 1888  ax-6 1947  ax-7 1992  ax-8 2083  ax-9 2091  ax-10 2112  ax-11 2126  ax-12 2141  ax-13 2344  ax-ext 2769  ax-sep 5094  ax-nul 5101  ax-pow 5157  ax-pr 5221  ax-un 7319  ax-cnex 10439  ax-resscn 10440  ax-1cn 10441  ax-icn 10442  ax-addcl 10443  ax-addrcl 10444  ax-mulcl 10445  ax-mulrcl 10446  ax-mulcom 10447  ax-addass 10448  ax-mulass 10449  ax-distr 10450  ax-i2m1 10451  ax-1ne0 10452  ax-1rid 10453  ax-rnegex 10454  ax-rrecex 10455  ax-cnre 10456  ax-pre-lttri 10457  ax-pre-lttrn 10458  ax-pre-ltadd 10459  ax-pre-mulgt0 10460  ax-pre-sup 10461

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 843  df-3or 1081  df-3an 1082  df-tru 1525  df-ex 1762  df-nf 1766  df-sb 2043  df-mo 2576  df-eu 2612  df-clab 2776  df-cleq 2788  df-clel 2863  df-nfc 2935  df-ne 2985  df-nel 3091  df-ral 3110  df-rex 3111  df-reu 3112  df-rmo 3113  df-rab 3114  df-v 3439  df-sbc 3707  df-csb 3812  df-dif 3862  df-un 3864  df-in 3866  df-ss 3874  df-pss 3876  df-nul 4212  df-if 4382  df-pw 4455  df-sn 4473  df-pr 4475  df-tp 4477  df-op 4479  df-uni 4746  df-iun 4827  df-br 4963  df-opab 5025  df-mpt 5042  df-tr 5064  df-id 5348  df-eprel 5353  df-po 5362  df-so 5363  df-fr 5402  df-we 5404  df-xp 5449  df-rel 5450  df-cnv 5451  df-co 5452  df-dm 5453  df-rn 5454  df-res 5455  df-ima 5456  df-pred 6023  df-ord 6069  df-on 6070  df-lim 6071  df-suc 6072  df-iota 6189  df-fun 6227  df-fn 6228  df-f 6229  df-f1 6230  df-fo 6231  df-f1o 6232  df-fv 6233  df-riota 6977  df-ov 7019  df-oprab 7020  df-mpo 7021  df-om 7437  df-wrecs 7798  df-recs 7860  df-rdg 7898  df-er 8139  df-en 8358  df-dom 8359  df-sdom 8360  df-sup 8752  df-inf 8753  df-pnf 10523  df-mnf 10524  df-xr 10525  df-ltxr 10526  df-le 10527  df-sub 10719  df-neg 10720  df-nn 11487  df-n0 11746  df-z 11830  df-uz 12094  df-fl 13012

This theorem is referenced by: (None)