Theorem lbinf 12142

Description: If a set of reals contains a lower bound, the lower bound is its infimum. (Contributed by NM, 9-Oct-2005.) (Revised by AV, 4-Sep-2020.)

Assertion

Ref	Expression
lbinf	⊢ ((𝑆 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) → inf(𝑆, ℝ, < ) = (℩𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦))

Distinct variable group:   𝑥,𝑆,𝑦

Proof of Theorem lbinf

Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ltso 11260	. . 3 ⊢ < Or ℝ
2	1	a1i 11	. 2 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) → < Or ℝ)
3		lbcl 12140	. . 3 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) → (℩𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) ∈ 𝑆)
4		ssel 3930	. . . 4 ⊢ (𝑆 ⊆ ℝ → ((℩𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) ∈ 𝑆 → (℩𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) ∈ ℝ))
5	4	adantr 484	. . 3 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) → ((℩𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) ∈ 𝑆 → (℩𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) ∈ ℝ))
6	3, 5	mpd 15	. 2 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) → (℩𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) ∈ ℝ)
7	6	adantr 484	. . 3 ⊢ (((𝑆 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → (℩𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) ∈ ℝ)
8		ssel2 3931	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℝ ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → 𝑧 ∈ ℝ)
9	8	adantlr 725	. . 3 ⊢ (((𝑆 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → 𝑧 ∈ ℝ)
10		lble 12141	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦 ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → (℩𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) ≤ 𝑧)
11	10	3expa 1130	. . 3 ⊢ (((𝑆 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → (℩𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) ≤ 𝑧)
12	7, 9, 11	lensymd 11331	. 2 ⊢ (((𝑆 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → ¬ 𝑧 < (℩𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦))
13	2, 6, 3, 12	infmin 9439	1 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℝ ∧ ∃𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦) → inf(𝑆, ℝ, < ) = (℩𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑥 ≤ 𝑦))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1559   ∈ wcel 2141  ∀wral 3075  ∃wrex 3085   ⊆ wss 3904   class class class wbr 5099   Or wor 5552  ℩crio 7348  infcinf 9384  ℝcr 11069   < clt 11213   ≤ cle 11214

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1814  ax-4 1828  ax-5 1929  ax-6 1986  ax-7 2027  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-sep 5245  ax-nul 5255  ax-pow 5321  ax-pr 5389  ax-un 7714  ax-resscn 11127  ax-pre-lttri 11144  ax-pre-lttrn 11145

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1098  df-3an 1099  df-tru 1562  df-fal 1572  df-ex 1799  df-nf 1803  df-sb 2090  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3061  df-ral 3076  df-rex 3086  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3455  df-sbc 3745  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4582  df-pr 4584  df-op 4588  df-uni 4865  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-id 5540  df-po 5553  df-so 5554  df-xp 5651  df-rel 5652  df-cnv 5653  df-co 5654  df-dm 5655  df-rn 5656  df-res 5657  df-ima 5658  df-iota 6473  df-fun 6519  df-fn 6520  df-f 6521  df-f1 6522  df-fo 6523  df-f1o 6524  df-fv 6525  df-riota 7349  df-er 8673  df-en 8924  df-dom 8925  df-sdom 8926  df-sup 9385  df-inf 9386  df-pnf 11215  df-mnf 11216  df-xr 11217  df-ltxr 11218  df-le 11219

This theorem is referenced by:  lbinfcl  12143  lbinfle  12144