Theorem icccmplem3 23429

Description: Lemma for icccmp 23430. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Jun-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
icccmp.1	⊢ 𝐽 = (topGen‘ran (,))
icccmp.2	⊢ 𝑇 = (𝐽 ↾t (𝐴[,]𝐵))
icccmp.3	⊢ 𝐷 = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
icccmp.4	⊢ 𝑆 = {𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∣ ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)(𝐴[,]𝑥) ⊆ ∪ 𝑧}
icccmp.5	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
icccmp.6	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
icccmp.7	⊢ (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐵)
icccmp.8	⊢ (𝜑 → 𝑈 ⊆ 𝐽)
icccmp.9	⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ∪ 𝑈)

Assertion

Ref	Expression
icccmplem3	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑆)

Distinct variable groups:   𝑥,𝑧,𝐵   𝑥,𝐴,𝑧   𝑥,𝐷   𝑥,𝑇,𝑧   𝑧,𝐽   𝑥,𝑈,𝑧

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑧)   𝐷(𝑧)   𝑆(𝑥,𝑧)   𝐽(𝑥)

Proof of Theorem icccmplem3

Dummy variables 𝑢 𝑣 𝑤 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		icccmp.9	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ∪ 𝑈)
2		icccmp.4	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑆 = {𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∣ ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)(𝐴[,]𝑥) ⊆ ∪ 𝑧}
3	2	ssrab3 4008	. . . . . . 7 ⊢ 𝑆 ⊆ (𝐴[,]𝐵)
4		icccmp.5	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
5		icccmp.6	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
6		iccssre 12807	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
7	4, 5, 6	syl2anc 587	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
8	3, 7	sstrid 3926	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ ℝ)
9		icccmp.1	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐽 = (topGen‘ran (,))
10		icccmp.2	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑇 = (𝐽 ↾t (𝐴[,]𝐵))
11		icccmp.3	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐷 = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
12		icccmp.7	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐵)
13		icccmp.8	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ⊆ 𝐽)
14	9, 10, 11, 2, 4, 5, 12, 13, 1	icccmplem1 23427	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝐵))
15	14	simpld 498	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑆)
16	15	ne0d 4251	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ≠ ∅)
17	14	simprd 499	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝐵)
18		brralrspcev 5090	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝐵) → ∃𝑣 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑣)
19	5, 17, 18	syl2anc 587	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∃𝑣 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑣)
20	8, 16, 19	suprcld 11591	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℝ)
21	8, 16, 19, 15	suprubd 11590	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ≤ sup(𝑆, ℝ, < ))
22		suprleub 11594	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑆 ⊆ ℝ ∧ 𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑣 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑣) ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (sup(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝐵 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝐵))
23	8, 16, 19, 5, 22	syl31anc 1370	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (sup(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝐵 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝐵))
24	17, 23	mpbird 260	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → sup(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝐵)
25		elicc2 12790	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ 𝐴 ≤ sup(𝑆, ℝ, < ) ∧ sup(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝐵)))
26	4, 5, 25	syl2anc 587	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ 𝐴 ≤ sup(𝑆, ℝ, < ) ∧ sup(𝑆, ℝ, < ) ≤ 𝐵)))
27	20, 21, 24, 26	mpbir3and 1339	. . . 4 ⊢ (𝜑 → sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ (𝐴[,]𝐵))
28	1, 27	sseldd 3916	. . 3 ⊢ (𝜑 → sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ ∪ 𝑈)
29		eluni2 4804	. . 3 ⊢ (sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ ∪ 𝑈 ↔ ∃𝑢 ∈ 𝑈 sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑢)
30	28, 29	sylib 221	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑢 ∈ 𝑈 sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑢)
31	13	sselda 3915	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) → 𝑢 ∈ 𝐽)
32	11	rexmet 23396	. . . . . . 7 ⊢ 𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ)
33		eqid 2798	. . . . . . . . . 10 ⊢ (MetOpen‘𝐷) = (MetOpen‘𝐷)
34	11, 33	tgioo 23401	. . . . . . . . 9 ⊢ (topGen‘ran (,)) = (MetOpen‘𝐷)
35	9, 34	eqtri 2821	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
36	35	mopni2 23100	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) ∧ 𝑢 ∈ 𝐽 ∧ sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑢) → ∃𝑤 ∈ ℝ+ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢)
37	32, 36	mp3an1 1445	. . . . . 6 ⊢ ((𝑢 ∈ 𝐽 ∧ sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑢) → ∃𝑤 ∈ ℝ+ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢)
38	37	ex 416	. . . . 5 ⊢ (𝑢 ∈ 𝐽 → (sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑢 → ∃𝑤 ∈ ℝ+ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢))
39	31, 38	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) → (sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑢 → ∃𝑤 ∈ ℝ+ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢))
40	4	ad2antrr 725	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ (𝑤 ∈ ℝ+ ∧ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢)) → 𝐴 ∈ ℝ)
41	5	ad2antrr 725	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ (𝑤 ∈ ℝ+ ∧ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢)) → 𝐵 ∈ ℝ)
42	12	ad2antrr 725	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ (𝑤 ∈ ℝ+ ∧ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢)) → 𝐴 ≤ 𝐵)
43	13	ad2antrr 725	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ (𝑤 ∈ ℝ+ ∧ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢)) → 𝑈 ⊆ 𝐽)
44	1	ad2antrr 725	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ (𝑤 ∈ ℝ+ ∧ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢)) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ∪ 𝑈)
45		simplr 768	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ (𝑤 ∈ ℝ+ ∧ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢)) → 𝑢 ∈ 𝑈)
46		simprl 770	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ (𝑤 ∈ ℝ+ ∧ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢)) → 𝑤 ∈ ℝ+)
47		simprr 772	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ (𝑤 ∈ ℝ+ ∧ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢)) → (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢)
48		eqid 2798	. . . . . 6 ⊢ sup(𝑆, ℝ, < ) = sup(𝑆, ℝ, < )
49		eqid 2798	. . . . . 6 ⊢ if((sup(𝑆, ℝ, < ) + (𝑤 / 2)) ≤ 𝐵, (sup(𝑆, ℝ, < ) + (𝑤 / 2)), 𝐵) = if((sup(𝑆, ℝ, < ) + (𝑤 / 2)) ≤ 𝐵, (sup(𝑆, ℝ, < ) + (𝑤 / 2)), 𝐵)
50	9, 10, 11, 2, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49	icccmplem2 23428	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ (𝑤 ∈ ℝ+ ∧ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢)) → 𝐵 ∈ 𝑆)
51	50	rexlimdvaa 3244	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) → (∃𝑤 ∈ ℝ+ (sup(𝑆, ℝ, < )(ball‘𝐷)𝑤) ⊆ 𝑢 → 𝐵 ∈ 𝑆))
52	39, 51	syld 47	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) → (sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑢 → 𝐵 ∈ 𝑆))
53	52	rexlimdva 3243	. 2 ⊢ (𝜑 → (∃𝑢 ∈ 𝑈 sup(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑢 → 𝐵 ∈ 𝑆))
54	30, 53	mpd 15	1 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑆)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538   ∈ wcel 2111   ≠ wne 2987  ∀wral 3106  ∃wrex 3107  {crab 3110   ∩ cin 3880   ⊆ wss 3881  ∅c0 4243  ifcif 4425  𝒫 cpw 4497  ∪ cuni 4800   class class class wbr 5030   × cxp 5517  ran crn 5520   ↾ cres 5521   ∘ ccom 5523  ‘cfv 6324  (class class class)co 7135  Fincfn 8492  supcsup 8888  ℝcr 10525   + caddc 10529   < clt 10664   ≤ cle 10665   − cmin 10859   / cdiv 11286  2c2 11680  ℝ⁺crp 12377  (,)cioo 12726  [,]cicc 12729  abscabs 14585   ↾_t crest 16686  topGenctg 16703  ∞Metcxmet 20076  ballcbl 20078  MetOpencmopn 20081

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603  ax-pre-sup 10604

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4801  df-int 4839  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-om 7561  df-1st 7671  df-2nd 7672  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-1o 8085  df-oadd 8089  df-er 8272  df-map 8391  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-fin 8496  df-sup 8890  df-inf 8891  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-div 11287  df-nn 11626  df-2 11688  df-3 11689  df-n0 11886  df-z 11970  df-uz 12232  df-q 12337  df-rp 12378  df-xneg 12495  df-xadd 12496  df-xmul 12497  df-ioo 12730  df-icc 12733  df-seq 13365  df-exp 13426  df-cj 14450  df-re 14451  df-im 14452  df-sqrt 14586  df-abs 14587  df-topgen 16709  df-psmet 20083  df-xmet 20084  df-met 20085  df-bl 20086  df-mopn 20087  df-top 21499  df-topon 21516  df-bases 21551

This theorem is referenced by:  icccmp  23430