Theorem ipolub 46162

Description: The LUB of the inclusion poset. (hypotheses "ipolub.s" and "ipolub.t" could be eliminated with 𝑆 ∈ dom 𝑈.) Could be significantly shortened if poslubdg 18047 is in quantified form. mrelatlub 18195 could potentially be shortened using this. See mrelatlubALT 46169. (Contributed by Zhi Wang, 28-Sep-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
ipolub.i	⊢ 𝐼 = (toInc‘𝐹)
ipolub.f	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑉)
ipolub.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ 𝐹)
ipolub.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 = (lub‘𝐼))
ipolubdm.t	⊢ (𝜑 → 𝑇 = ∩ {𝑥 ∈ 𝐹 ∣ ∪ 𝑆 ⊆ 𝑥})
ipolub.t	⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ 𝐹)

Assertion

Ref	Expression
ipolub	⊢ (𝜑 → (𝑈‘𝑆) = 𝑇)

Distinct variable groups:   𝑥,𝐹   𝑥,𝑆

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝑇(𝑥)   𝑈(𝑥)   𝐼(𝑥)   𝑉(𝑥)

Proof of Theorem ipolub

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqid 2738	. 2 ⊢ (le‘𝐼) = (le‘𝐼)
2		ipolub.f	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑉)
3		ipolub.i	. . . 4 ⊢ 𝐼 = (toInc‘𝐹)
4	3	ipobas 18164	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑉 → 𝐹 = (Base‘𝐼))
5	2, 4	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (Base‘𝐼))
6		ipolub.u	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑈 = (lub‘𝐼))
7	3	ipopos 18169	. . 3 ⊢ 𝐼 ∈ Poset
8	7	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ Poset)
9		ipolub.s	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ 𝐹)
10		ipolub.t	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ 𝐹)
11		breq1 5073	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → (𝑤(le‘𝐼)𝑇 ↔ 𝑦(le‘𝐼)𝑇))
12		ipolubdm.t	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑇 = ∩ {𝑥 ∈ 𝐹 ∣ ∪ 𝑆 ⊆ 𝑥})
13		intubeu 46158	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑇 ∈ 𝐹 → ((∪ 𝑆 ⊆ 𝑇 ∧ ∀𝑣 ∈ 𝐹 (∪ 𝑆 ⊆ 𝑣 → 𝑇 ⊆ 𝑣)) ↔ 𝑇 = ∩ {𝑥 ∈ 𝐹 ∣ ∪ 𝑆 ⊆ 𝑥}))
14	13	biimpar 477	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑇 ∈ 𝐹 ∧ 𝑇 = ∩ {𝑥 ∈ 𝐹 ∣ ∪ 𝑆 ⊆ 𝑥}) → (∪ 𝑆 ⊆ 𝑇 ∧ ∀𝑣 ∈ 𝐹 (∪ 𝑆 ⊆ 𝑣 → 𝑇 ⊆ 𝑣)))
15	10, 12, 14	syl2anc 583	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (∪ 𝑆 ⊆ 𝑇 ∧ ∀𝑣 ∈ 𝐹 (∪ 𝑆 ⊆ 𝑣 → 𝑇 ⊆ 𝑣)))
16	3, 2, 9, 1	ipolublem 46160	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑇 ∈ 𝐹) → ((∪ 𝑆 ⊆ 𝑇 ∧ ∀𝑣 ∈ 𝐹 (∪ 𝑆 ⊆ 𝑣 → 𝑇 ⊆ 𝑣)) ↔ (∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑇 ∧ ∀𝑣 ∈ 𝐹 (∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑣 → 𝑇(le‘𝐼)𝑣))))
17	10, 16	mpdan 683	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((∪ 𝑆 ⊆ 𝑇 ∧ ∀𝑣 ∈ 𝐹 (∪ 𝑆 ⊆ 𝑣 → 𝑇 ⊆ 𝑣)) ↔ (∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑇 ∧ ∀𝑣 ∈ 𝐹 (∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑣 → 𝑇(le‘𝐼)𝑣))))
18	15, 17	mpbid 231	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑇 ∧ ∀𝑣 ∈ 𝐹 (∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑣 → 𝑇(le‘𝐼)𝑣)))
19	18	simpld 494	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑇)
20	19	adantr 480	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑇)
21		simpr 484	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ 𝑆)
22	11, 20, 21	rspcdva 3554	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑦(le‘𝐼)𝑇)
23		breq2 5074	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 = 𝑧 → (𝑤(le‘𝐼)𝑣 ↔ 𝑤(le‘𝐼)𝑧))
24	23	ralbidv 3120	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 = 𝑧 → (∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑣 ↔ ∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑧))
25		breq1 5073	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → (𝑤(le‘𝐼)𝑧 ↔ 𝑦(le‘𝐼)𝑧))
26	25	cbvralvw 3372	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑧 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦(le‘𝐼)𝑧)
27	24, 26	bitrdi 286	. . . . 5 ⊢ (𝑣 = 𝑧 → (∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑣 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦(le‘𝐼)𝑧))
28		breq2 5074	. . . . 5 ⊢ (𝑣 = 𝑧 → (𝑇(le‘𝐼)𝑣 ↔ 𝑇(le‘𝐼)𝑧))
29	27, 28	imbi12d 344	. . . 4 ⊢ (𝑣 = 𝑧 → ((∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑣 → 𝑇(le‘𝐼)𝑣) ↔ (∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦(le‘𝐼)𝑧 → 𝑇(le‘𝐼)𝑧)))
30	18	simprd 495	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∀𝑣 ∈ 𝐹 (∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑣 → 𝑇(le‘𝐼)𝑣))
31	30	adantr 480	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐹) → ∀𝑣 ∈ 𝐹 (∀𝑤 ∈ 𝑆 𝑤(le‘𝐼)𝑣 → 𝑇(le‘𝐼)𝑣))
32		simpr 484	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐹) → 𝑧 ∈ 𝐹)
33	29, 31, 32	rspcdva 3554	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐹) → (∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦(le‘𝐼)𝑧 → 𝑇(le‘𝐼)𝑧))
34	33	3impia 1115	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐹 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦(le‘𝐼)𝑧) → 𝑇(le‘𝐼)𝑧)
35	1, 5, 6, 8, 9, 10, 22, 34	poslubdg 18047	1 ⊢ (𝜑 → (𝑈‘𝑆) = 𝑇)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   = wceq 1539   ∈ wcel 2108  ∀wral 3063  {crab 3067   ⊆ wss 3883  ∪ cuni 4836  ∩ cint 4876   class class class wbr 5070  ‘cfv 6418  Basecbs 16840  lecple 16895  Posetcpo 17940  lubclub 17942  toInccipo 18160

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-rep 5205  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566  ax-cnex 10858  ax-resscn 10859  ax-1cn 10860  ax-icn 10861  ax-addcl 10862  ax-addrcl 10863  ax-mulcl 10864  ax-mulrcl 10865  ax-mulcom 10866  ax-addass 10867  ax-mulass 10868  ax-distr 10869  ax-i2m1 10870  ax-1ne0 10871  ax-1rid 10872  ax-rnegex 10873  ax-rrecex 10874  ax-cnre 10875  ax-pre-lttri 10876  ax-pre-lttrn 10877  ax-pre-ltadd 10878  ax-pre-mulgt0 10879

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rmo 3071  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4837  df-int 4877  df-iun 4923  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-tr 5188  df-id 5480  df-eprel 5486  df-po 5494  df-so 5495  df-fr 5535  df-we 5537  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-pred 6191  df-ord 6254  df-on 6255  df-lim 6256  df-suc 6257  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-riota 7212  df-ov 7258  df-oprab 7259  df-mpo 7260  df-om 7688  df-1st 7804  df-2nd 7805  df-frecs 8068  df-wrecs 8099  df-recs 8173  df-rdg 8212  df-1o 8267  df-er 8456  df-en 8692  df-dom 8693  df-sdom 8694  df-fin 8695  df-pnf 10942  df-mnf 10943  df-xr 10944  df-ltxr 10945  df-le 10946  df-sub 11137  df-neg 11138  df-nn 11904  df-2 11966  df-3 11967  df-4 11968  df-5 11969  df-6 11970  df-7 11971  df-8 11972  df-9 11973  df-n0 12164  df-z 12250  df-dec 12367  df-uz 12512  df-fz 13169  df-struct 16776  df-slot 16811  df-ndx 16823  df-base 16841  df-tset 16907  df-ple 16908  df-ocomp 16909  df-proset 17928  df-poset 17946  df-lub 17979  df-ipo 18161

This theorem is referenced by:  ipolub0  46166  mrelatlubALT  46169  toplatlub  46174  toplatjoin  46176