Theorem ioorf 25472

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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ioorf.1	. 2 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ ran (,) ↦ if(𝑥 = ∅, ⟨0, 0⟩, ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩))
2		ioof 13350	. . . 4 ⊢ (,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ
3		ffn 6652	. . . 4 ⊢ ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → (,) Fn (ℝ* × ℝ*))
4		ovelrn 7525	. . . 4 ⊢ ((,) Fn (ℝ* × ℝ*) → (𝑥 ∈ ran (,) ↔ ∃𝑎 ∈ ℝ* ∃𝑏 ∈ ℝ* 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)))
5	2, 3, 4	mp2b 10	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ ran (,) ↔ ∃𝑎 ∈ ℝ* ∃𝑏 ∈ ℝ* 𝑥 = (𝑎(,)𝑏))
6		0le0 12229	. . . . . . . . 9 ⊢ 0 ≤ 0
7		df-br 5093	. . . . . . . . 9 ⊢ (0 ≤ 0 ↔ ⟨0, 0⟩ ∈ ≤ )
8	6, 7	mpbi 230	. . . . . . . 8 ⊢ ⟨0, 0⟩ ∈ ≤
9		0xr 11162	. . . . . . . . 9 ⊢ 0 ∈ ℝ*
10		opelxpi 5656	. . . . . . . . 9 ⊢ ((0 ∈ ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ*) → ⟨0, 0⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*))
11	9, 9, 10	mp2an 692	. . . . . . . 8 ⊢ ⟨0, 0⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*)
12	8, 11	elini 4150	. . . . . . 7 ⊢ ⟨0, 0⟩ ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*))
13	12	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ 𝑥 = ∅) → ⟨0, 0⟩ ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*)))
14		simplr 768	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → 𝑥 = (𝑎(,)𝑏))
15	14	infeq1d 9368	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → inf(𝑥, ℝ*, < ) = inf((𝑎(,)𝑏), ℝ*, < ))
16		simplll 774	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → 𝑎 ∈ ℝ*)
17		simpllr 775	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → 𝑏 ∈ ℝ*)
18		simpr 484	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ¬ 𝑥 = ∅)
19	18	neqned 2932	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → 𝑥 ≠ ∅)
20	14, 19	eqnetrrd 2993	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → (𝑎(,)𝑏) ≠ ∅)
21		df-ioo 13252	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (,) = (𝑥 ∈ ℝ*, 𝑦 ∈ ℝ* ↦ {𝑧 ∈ ℝ* ∣ (𝑥 < 𝑧 ∧ 𝑧 < 𝑦)})
22		idd 24	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑤 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) → (𝑤 < 𝑏 → 𝑤 < 𝑏))
23		xrltle 13051	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑤 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) → (𝑤 < 𝑏 → 𝑤 ≤ 𝑏))
24		idd 24	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑤 ∈ ℝ*) → (𝑎 < 𝑤 → 𝑎 < 𝑤))
25		xrltle 13051	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑤 ∈ ℝ*) → (𝑎 < 𝑤 → 𝑎 ≤ 𝑤))
26	21, 22, 23, 24, 25	ixxlb 13270	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ* ∧ (𝑎(,)𝑏) ≠ ∅) → inf((𝑎(,)𝑏), ℝ*, < ) = 𝑎)
27	16, 17, 20, 26	syl3anc 1373	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → inf((𝑎(,)𝑏), ℝ*, < ) = 𝑎)
28	15, 27	eqtrd 2764	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → inf(𝑥, ℝ*, < ) = 𝑎)
29	14	supeq1d 9336	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → sup(𝑥, ℝ*, < ) = sup((𝑎(,)𝑏), ℝ*, < ))
30	21, 22, 23, 24, 25	ixxub 13269	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ* ∧ (𝑎(,)𝑏) ≠ ∅) → sup((𝑎(,)𝑏), ℝ*, < ) = 𝑏)
31	16, 17, 20, 30	syl3anc 1373	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → sup((𝑎(,)𝑏), ℝ*, < ) = 𝑏)
32	29, 31	eqtrd 2764	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → sup(𝑥, ℝ*, < ) = 𝑏)
33	28, 32	opeq12d 4832	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩ = ⟨𝑎, 𝑏⟩)
34		ioon0 13274	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) → ((𝑎(,)𝑏) ≠ ∅ ↔ 𝑎 < 𝑏))
35	34	ad2antrr 726	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ((𝑎(,)𝑏) ≠ ∅ ↔ 𝑎 < 𝑏))
36	20, 35	mpbid 232	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → 𝑎 < 𝑏)
37		xrltle 13051	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) → (𝑎 < 𝑏 → 𝑎 ≤ 𝑏))
38	37	ad2antrr 726	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → (𝑎 < 𝑏 → 𝑎 ≤ 𝑏))
39	36, 38	mpd 15	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → 𝑎 ≤ 𝑏)
40		df-br 5093	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎 ≤ 𝑏 ↔ ⟨𝑎, 𝑏⟩ ∈ ≤ )
41	39, 40	sylib 218	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ⟨𝑎, 𝑏⟩ ∈ ≤ )
42		opelxpi 5656	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) → ⟨𝑎, 𝑏⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*))
43	42	ad2antrr 726	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ⟨𝑎, 𝑏⟩ ∈ (ℝ* × ℝ*))
44	41, 43	elind 4151	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ⟨𝑎, 𝑏⟩ ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*)))
45	33, 44	eqeltrd 2828	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) ∧ ¬ 𝑥 = ∅) → ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩ ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*)))
46	13, 45	ifclda 4512	. . . . 5 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 = (𝑎(,)𝑏)) → if(𝑥 = ∅, ⟨0, 0⟩, ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*)))
47	46	ex 412	. . . 4 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ* ∧ 𝑏 ∈ ℝ*) → (𝑥 = (𝑎(,)𝑏) → if(𝑥 = ∅, ⟨0, 0⟩, ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*))))
48	47	rexlimivv 3171	. . 3 ⊢ (∃𝑎 ∈ ℝ* ∃𝑏 ∈ ℝ* 𝑥 = (𝑎(,)𝑏) → if(𝑥 = ∅, ⟨0, 0⟩, ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*)))
49	5, 48	sylbi 217	. 2 ⊢ (𝑥 ∈ ran (,) → if(𝑥 = ∅, ⟨0, 0⟩, ⟨inf(𝑥, ℝ*, < ), sup(𝑥, ℝ*, < )⟩) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*)))
50	1, 49	fmpti 7046	1 ⊢ 𝐹:ran (,)⟶( ≤ ∩ (ℝ* × ℝ*))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2109   ≠ wne 2925  ∃wrex 3053   ∩ cin 3902  ∅c0 4284  ifcif 4476  𝒫 cpw 4551  ⟨cop 4583   class class class wbr 5092   ↦ cmpt 5173   × cxp 5617  ran crn 5620   Fn wfn 6477  ⟶wf 6478  (class class class)co 7349  supcsup 9330  infcinf 9331  ℝcr 11008  0cc0 11009  ℝ^*cxr 11148   < clt 11149   ≤ cle 11150  (,)cioo 13248

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 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-sep 5235  ax-nul 5245  ax-pow 5304  ax-pr 5371  ax-un 7671  ax-cnex 11065  ax-resscn 11066  ax-1cn 11067  ax-icn 11068  ax-addcl 11069  ax-addrcl 11070  ax-mulcl 11071  ax-mulrcl 11072  ax-mulcom 11073  ax-addass 11074  ax-mulass 11075  ax-distr 11076  ax-i2m1 11077  ax-1ne0 11078  ax-1rid 11079  ax-rnegex 11080  ax-rrecex 11081  ax-cnre 11082  ax-pre-lttri 11083  ax-pre-lttrn 11084  ax-pre-ltadd 11085  ax-pre-mulgt0 11086  ax-pre-sup 11087

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 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3395  df-v 3438  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4285  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-op 4584  df-uni 4859  df-iun 4943  df-br 5093  df-opab 5155  df-mpt 5174  df-tr 5200  df-id 5514  df-eprel 5519  df-po 5527  df-so 5528  df-fr 5572  df-we 5574  df-xp 5625  df-rel 5626  df-cnv 5627  df-co 5628  df-dm 5629  df-rn 5630  df-res 5631  df-ima 5632  df-pred 6249  df-ord 6310  df-on 6311  df-lim 6312  df-suc 6313  df-iota 6438  df-fun 6484  df-fn 6485  df-f 6486  df-f1 6487  df-fo 6488  df-f1o 6489  df-fv 6490  df-riota 7306  df-ov 7352  df-oprab 7353  df-mpo 7354  df-om 7800  df-1st 7924  df-2nd 7925  df-frecs 8214  df-wrecs 8245  df-recs 8294  df-rdg 8332  df-er 8625  df-en 8873  df-dom 8874  df-sdom 8875  df-sup 9332  df-inf 9333  df-pnf 11151  df-mnf 11152  df-xr 11153  df-ltxr 11154  df-le 11155  df-sub 11349  df-neg 11350  df-div 11778  df-nn 12129  df-n0 12385  df-z 12472  df-uz 12736  df-q 12850  df-ioo 13252

This theorem is referenced by:  ioorcl  25476  uniioombllem2  25482