MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ioorf Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ioorf 24091
Description: Define a function from open intervals to their endpoints. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Mar-2015.) (Revised by AV, 13-Sep-2020.)
Hypothesis
Ref Expression
ioorf.1 𝐹 = (𝑥 ∈ ran (,) ↦ if(𝑥 = ∅, ⟨0, 0⟩, ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩))
Assertion
Ref Expression
ioorf 𝐹:ran (,)⟶( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*))

Proof of Theorem ioorf
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑤 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ioorf.1 . 2 𝐹 = (𝑥 ∈ ran (,) ↦ if(𝑥 = ∅, ⟨0, 0⟩, ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩))
2 ioof 12828 . . . 4 (,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ
3 ffn 6510 . . . 4 ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → (,) Fn (ℝ* × ℝ*))
4 ovelrn 7317 . . . 4 ((,) Fn (ℝ* × ℝ*) → (𝑥 ∈ ran (,) ↔ ∃𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ* 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)))
52, 3, 4mp2b 10 . . 3 (𝑥 ∈ ran (,) ↔ ∃𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ* 𝑥 = (𝑎(,)𝑏))
6 0le0 11730 . . . . . . . . 9 0 ≤ 0
7 df-br 5063 . . . . . . . . 9 (0 ≤ 0 ↔ ⟨0, 0⟩ ∈ ≤ )
86, 7mpbi 231 . . . . . . . 8 ⟨0, 0⟩ ∈ ≤
9 0xr 10680 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℝ*
10 opelxpi 5590 . . . . . . . . 9 ((0 ∈ ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ*) → ⟨0, 0⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*))
119, 9, 10mp2an 688 . . . . . . . 8 ⟨0, 0⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*)
128, 11elini 4173 . . . . . . 7 ⟨0, 0⟩ ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*))
1312a1i 11 . . . . . 6 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ 𝑥 = ∅) → ⟨0, 0⟩ ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*)))
14 simplr 765 . . . . . . . . . 10 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → 𝑥 = (𝑎(,)𝑏))
1514infeq1d 8933 . . . . . . . . 9 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → inf(𝑥, ℝ*, < ) = inf((𝑎(,)𝑏), ℝ*, < ))
16 simplll 771 . . . . . . . . . 10 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → 𝑎 ∈ ℝ*)
17 simpllr 772 . . . . . . . . . 10 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → 𝑏 ∈ ℝ*)
18 simpr 485 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ¬ 𝑥 = ∅)
1918neqned 3027 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → 𝑥 ≠ ∅)
2014, 19eqnetrrd 3088 . . . . . . . . . 10 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → (𝑎(,)𝑏) ≠ ∅)
21 df-ioo 12735 . . . . . . . . . . 11 (,) = (𝑥 ∈ ℝ*, 𝑦 ∈ ℝ* ↦ {𝑧 ∈ ℝ* ∣ (𝑥 < 𝑧𝑧 < 𝑦)})
22 idd 24 . . . . . . . . . . 11 ((𝑤 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) → (𝑤 < 𝑏𝑤 < 𝑏))
23 xrltle 12535 . . . . . . . . . . 11 ((𝑤 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) → (𝑤 < 𝑏𝑤𝑏))
24 idd 24 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 ∈ ℝ*𝑤 ∈ ℝ*) → (𝑎 < 𝑤𝑎 < 𝑤))
25 xrltle 12535 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 ∈ ℝ*𝑤 ∈ ℝ*) → (𝑎 < 𝑤𝑎𝑤))
2621, 22, 23, 24, 25ixxlb 12753 . . . . . . . . . 10 ((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ* ∧ (𝑎(,)𝑏) ≠ ∅) → inf((𝑎(,)𝑏), ℝ*, < ) = 𝑎)
2716, 17, 20, 26syl3anc 1365 . . . . . . . . 9 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → inf((𝑎(,)𝑏), ℝ*, < ) = 𝑎)
2815, 27eqtrd 2860 . . . . . . . 8 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → inf(𝑥, ℝ*, < ) = 𝑎)
2914supeq1d 8902 . . . . . . . . 9 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → sup(𝑥, ℝ*, < ) = sup((𝑎(,)𝑏), ℝ*, < ))
3021, 22, 23, 24, 25ixxub 12752 . . . . . . . . . 10 ((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ* ∧ (𝑎(,)𝑏) ≠ ∅) → sup((𝑎(,)𝑏), ℝ*, < ) = 𝑏)
3116, 17, 20, 30syl3anc 1365 . . . . . . . . 9 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → sup((𝑎(,)𝑏), ℝ*, < ) = 𝑏)
3229, 31eqtrd 2860 . . . . . . . 8 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → sup(𝑥, ℝ*, < ) = 𝑏)
3328, 32opeq12d 4809 . . . . . . 7 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩ = ⟨𝑎, 𝑏⟩)
34 ioon0 12757 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) → ((𝑎(,)𝑏) ≠ ∅ ↔ 𝑎 < 𝑏))
3534ad2antrr 722 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ((𝑎(,)𝑏) ≠ ∅ ↔ 𝑎 < 𝑏))
3620, 35mpbid 233 . . . . . . . . . 10 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → 𝑎 < 𝑏)
37 xrltle 12535 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) → (𝑎 < 𝑏𝑎𝑏))
3837ad2antrr 722 . . . . . . . . . 10 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → (𝑎 < 𝑏𝑎𝑏))
3936, 38mpd 15 . . . . . . . . 9 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → 𝑎𝑏)
40 df-br 5063 . . . . . . . . 9 (𝑎𝑏 ↔ ⟨𝑎, 𝑏⟩ ∈ ≤ )
4139, 40sylib 219 . . . . . . . 8 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ⟨𝑎, 𝑏⟩ ∈ ≤ )
42 opelxpi 5590 . . . . . . . . 9 ((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) → ⟨𝑎, 𝑏⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*))
4342ad2antrr 722 . . . . . . . 8 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ⟨𝑎, 𝑏⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*))
4441, 43elind 4174 . . . . . . 7 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ⟨𝑎, 𝑏⟩ ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*)))
4533, 44eqeltrd 2917 . . . . . 6 ((((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩ ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*)))
4613, 45ifclda 4503 . . . . 5 (((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) → if(𝑥 = ∅, ⟨0, 0⟩, ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*)))
4746ex 413 . . . 4 ((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) → (𝑥 = (𝑎(,)𝑏) → if(𝑥 = ∅, ⟨0, 0⟩, ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*))))
4847rexlimivv 3296 . . 3 (∃𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ* 𝑥 = (𝑎(,)𝑏) → if(𝑥 = ∅, ⟨0, 0⟩, ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*)))
495, 48sylbi 218 . 2 (𝑥 ∈ ran (,) → if(𝑥 = ∅, ⟨0, 0⟩, ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*)))
501, 49fmpti 6871 1 𝐹:ran (,)⟶( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 207  wa 396   = wceq 1530  wcel 2107  wne 3020  wrex 3143  cin 3938  c0 4294  ifcif 4469  𝒫 cpw 4541  cop 4569   class class class wbr 5062  cmpt 5142   × cxp 5551  ran crn 5554   Fn wfn 6346  wf 6347  (class class class)co 7151  supcsup 8896  infcinf 8897  cr 10528  0cc0 10529  *cxr 10666   < clt 10667  cle 10668  (,)cioo 12731
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1904  ax-6 1963  ax-7 2008  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2153  ax-12 2169  ax-ext 2797  ax-sep 5199  ax-nul 5206  ax-pow 5262  ax-pr 5325  ax-un 7454  ax-cnex 10585  ax-resscn 10586  ax-1cn 10587  ax-icn 10588  ax-addcl 10589  ax-addrcl 10590  ax-mulcl 10591  ax-mulrcl 10592  ax-mulcom 10593  ax-addass 10594  ax-mulass 10595  ax-distr 10596  ax-i2m1 10597  ax-1ne0 10598  ax-1rid 10599  ax-rnegex 10600  ax-rrecex 10601  ax-cnre 10602  ax-pre-lttri 10603  ax-pre-lttrn 10604  ax-pre-ltadd 10605  ax-pre-mulgt0 10606  ax-pre-sup 10607
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 844  df-3or 1082  df-3an 1083  df-tru 1533  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2619  df-eu 2651  df-clab 2804  df-cleq 2818  df-clel 2897  df-nfc 2967  df-ne 3021  df-nel 3128  df-ral 3147  df-rex 3148  df-reu 3149  df-rmo 3150  df-rab 3151  df-v 3501  df-sbc 3776  df-csb 3887  df-dif 3942  df-un 3944  df-in 3946  df-ss 3955  df-pss 3957  df-nul 4295  df-if 4470  df-pw 4543  df-sn 4564  df-pr 4566  df-tp 4568  df-op 4570  df-uni 4837  df-iun 4918  df-br 5063  df-opab 5125  df-mpt 5143  df-tr 5169  df-id 5458  df-eprel 5463  df-po 5472  df-so 5473  df-fr 5512  df-we 5514  df-xp 5559  df-rel 5560  df-cnv 5561  df-co 5562  df-dm 5563  df-rn 5564  df-res 5565  df-ima 5566  df-pred 6145  df-ord 6191  df-on 6192  df-lim 6193  df-suc 6194  df-iota 6311  df-fun 6353  df-fn 6354  df-f 6355  df-f1 6356  df-fo 6357  df-f1o 6358  df-fv 6359  df-riota 7109  df-ov 7154  df-oprab 7155  df-mpo 7156  df-om 7572  df-1st 7683  df-2nd 7684  df-wrecs 7941  df-recs 8002  df-rdg 8040  df-er 8282  df-en 8502  df-dom 8503  df-sdom 8504  df-sup 8898  df-inf 8899  df-pnf 10669  df-mnf 10670  df-xr 10671  df-ltxr 10672  df-le 10673  df-sub 10864  df-neg 10865  df-div 11290  df-nn 11631  df-n0 11890  df-z 11974  df-uz 12236  df-q 12341  df-ioo 12735
This theorem is referenced by:  ioorcl  24095  uniioombllem2  24101
  Copyright terms: Public domain W3C validator