Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  iooiinioc Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem iooiinioc 46783
Description: A left-open, right-closed interval expressed as the indexed intersection of open intervals. (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
iooiinioc.1 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ*)
iooiinioc.2 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
Assertion
Ref Expression
iooiinioc (𝜑 → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) = (𝐴(,]𝐵))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑛   𝐵,𝑛   𝜑,𝑛

Proof of Theorem iooiinioc
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 iooiinioc.1 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ*)
21adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → 𝐴 ∈ ℝ*)
3 iooiinioc.2 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
43adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → 𝐵 ∈ ℝ)
54rexrd 11389 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → 𝐵 ∈ ℝ*)
6 1nn 12376 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℕ
7 ioossre 13568 . . . . . . . . . 10 (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 1))) ⊆ ℝ
8 oveq2 7454 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 1 → (1 / 𝑛) = (1 / 1))
98oveq2d 7462 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 1 → (𝐵 + (1 / 𝑛)) = (𝐵 + (1 / 1)))
109oveq2d 7462 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 1 → (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) = (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 1))))
1110sseq1d 3944 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 1 → ((𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ⊆ ℝ ↔ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 1))) ⊆ ℝ))
1211rspcev 3580 . . . . . . . . . 10 ((1 ∈ ℕ ∧ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 1))) ⊆ ℝ) → ∃𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ⊆ ℝ)
136, 7, 12mp2an 705 . . . . . . . . 9 ∃𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ⊆ ℝ
14 iinss 5018 . . . . . . . . 9 (∃𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ⊆ ℝ → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ⊆ ℝ)
1513, 14ax-mp 5 . . . . . . . 8 ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ⊆ ℝ
1615a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ⊆ ℝ)
17 simpr 490 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
1816, 17sseldd 3914 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → 𝑥 ∈ ℝ)
1918rexrd 11389 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → 𝑥 ∈ ℝ*)
20 1red 11339 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
21 ax-1ne0 11299 . . . . . . . . . . 11 1 ≠ 0
2221a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 1 ≠ 0)
2320, 20, 22redivcld 12175 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (1 / 1) ∈ ℝ)
243, 23readdcld 11368 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐵 + (1 / 1)) ∈ ℝ)
2524rexrd 11389 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐵 + (1 / 1)) ∈ ℝ*)
2625adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → (𝐵 + (1 / 1)) ∈ ℝ*)
27 id 23 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) → 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
286a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) → 1 ∈ ℕ)
2910eleq2d 2850 . . . . . . . 8 (𝑛 = 1 → (𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ↔ 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 1)))))
3027, 28, 29eliind 46304 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) → 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 1))))
3130adantl 487 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 1))))
32 ioogtlb 46722 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ (𝐵 + (1 / 1)) ∈ ℝ* ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 1)))) → 𝐴 < 𝑥)
332, 26, 31, 32syl3anc 1399 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → 𝐴 < 𝑥)
34 nfv 1949 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑛𝜑
35 nfcv 2926 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑛𝑥
36 nfii1 4990 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑛∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))
3735, 36nfel 2940 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑛 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))
3834, 37nfan 1934 . . . . . . 7 Ⅎ𝑛(𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
39 simpll 779 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝜑)
40 iinss2 5019 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ⊆ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
4140adantl 487 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ⊆ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
42 simpl 488 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
4341, 42sseldd 3914 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
4443adantll 727 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
45 simpr 490 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑛 ∈ ℕ)
46 elioore 13536 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) → 𝑥 ∈ ℝ)
4746adantr 486 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ ℝ)
4847adantll 727 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ ℝ)
493adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐵 ∈ ℝ)
50 nnrecre 12410 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
5150adantl 487 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
5249, 51readdcld 11368 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐵 + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
5352adantlr 728 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐵 + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
541adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ*)
5554adantlr 728 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ*)
5652rexrd 11389 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐵 + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ*)
5756adantlr 728 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐵 + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ*)
58 simplr 781 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
59 iooltub 46737 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ (𝐵 + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ* ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → 𝑥 < (𝐵 + (1 / 𝑛)))
6055, 57, 58, 59syl3anc 1399 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑥 < (𝐵 + (1 / 𝑛)))
6148, 53, 60ltled 11488 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑥 ≤ (𝐵 + (1 / 𝑛)))
6239, 44, 45, 61syl21anc 851 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑥 ≤ (𝐵 + (1 / 𝑛)))
6362ex 418 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → (𝑛 ∈ ℕ → 𝑥 ≤ (𝐵 + (1 / 𝑛))))
6438, 63ralrimi 3264 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → ∀𝑛 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵 + (1 / 𝑛)))
6538, 19, 4xrralrecnnle 46609 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → (𝑥 ≤ 𝐵 ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵 + (1 / 𝑛))))
6664, 65mpbird 260 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → 𝑥 ≤ 𝐵)
672, 5, 19, 33, 66eliocd 46734 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))) → 𝑥 ∈ (𝐴(,]𝐵))
6867ralrimiva 3158 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))𝑥 ∈ (𝐴(,]𝐵))
69 dfss3 3902 . . 3 (∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ⊆ (𝐴(,]𝐵) ↔ ∀𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛)))𝑥 ∈ (𝐴(,]𝐵))
7068, 69sylibr 237 . 2 (𝜑 → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ⊆ (𝐴(,]𝐵))
711xrleidd 13311 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐴)
7271adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐴 ≤ 𝐴)
73 1rp 13154 . . . . . . . . 9 1 ∈ ℝ+
7473a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → 1 ∈ ℝ+)
75 nnrp 13162 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ+)
7674, 75rpdivcld 13211 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ+)
7776adantl 487 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ+)
7849, 77ltaddrpd 13227 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐵 < (𝐵 + (1 / 𝑛)))
79 iocssioo 13600 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℝ* ∧ (𝐵 + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ*) ∧ (𝐴 ≤ 𝐴 ∧ 𝐵 < (𝐵 + (1 / 𝑛)))) → (𝐴(,]𝐵) ⊆ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
8054, 56, 72, 78, 79syl22anc 852 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐴(,]𝐵) ⊆ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
8180ralrimiva 3158 . . 3 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,]𝐵) ⊆ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
82 ssiin 5017 . . 3 ((𝐴(,]𝐵) ⊆ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,]𝐵) ⊆ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
8381, 82sylibr 237 . 2 (𝜑 → (𝐴(,]𝐵) ⊆ ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))))
8470, 83eqssd 3930 1 (𝜑 → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (𝐴(,)(𝐵 + (1 / 𝑛))) = (𝐴(,]𝐵))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  ∃wrex 3090   ⊆ wss 3900  ∩ ciin 4955   class class class wbr 5106  (class class class)co 7446  ℝcr 11229  0cc0 11230  1c1 11231   + caddc 11233  ℝ*cxr 11372   < clt 11373   ≤ cle 11374   / cdiv 12003  ℕcn 12365  ℝ+crp 13150  (,)cioo 13506  (,]cioc 13507
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 5253  ax-nul 5264  ax-pow 5332  ax-pr 5396  ax-un 7778  ax-cnex 11286  ax-resscn 11287  ax-1cn 11288  ax-icn 11289  ax-addcl 11290  ax-addrcl 11291  ax-mulcl 11292  ax-mulrcl 11293  ax-mulcom 11294  ax-addass 11295  ax-mulass 11296  ax-distr 11297  ax-i2m1 11298  ax-1ne0 11299  ax-1rid 11300  ax-rnegex 11301  ax-rrecex 11302  ax-cnre 11303  ax-pre-lttri 11304  ax-pre-lttrn 11305  ax-pre-ltadd 11306  ax-pre-mulgt0 11307  ax-pre-sup 11308
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-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  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-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5107  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5551  df-eprel 5556  df-po 5564  df-so 5565  df-fr 5609  df-we 5611  df-xp 5662  df-rel 5663  df-cnv 5664  df-co 5665  df-dm 5666  df-rn 5667  df-res 5668  df-ima 5669  df-pred 6325  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6515  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-riota 7403  df-ov 7449  df-oprab 7450  df-mpo 7451  df-om 7905  df-1st 8028  df-2nd 8029  df-frecs 8330  df-wrecs 8361  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-er 8748  df-en 9005  df-dom 9006  df-sdom 9007  df-sup 9464  df-inf 9465  df-pnf 11375  df-mnf 11376  df-xr 11377  df-ltxr 11378  df-le 11379  df-sub 11573  df-neg 11574  df-div 12004  df-nn 12366  df-n0 12637  df-z 12724  df-uz 12996  df-q 13106  df-rp 13151  df-ioo 13510  df-ioc 13511  df-fl 13962
This theorem is used by:  iocborel  47581
  Copyright terms: Public domain W3C validator