Theorem ltxrlt 11373

Description: The standard less-than <_ℝ and the extended real less-than < are identical when restricted to the non-extended reals ℝ. (Contributed by NM, 13-Oct-2005.) (Revised by Mario Carneiro, 28-Apr-2015.)

Assertion

Ref	Expression
ltxrlt	⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴 < 𝐵 ↔ 𝐴 <ℝ 𝐵))

Proof of Theorem ltxrlt

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		brun 5156	. . . . 5 ⊢ (𝐴(((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ))𝐵 ↔ (𝐴((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞})𝐵 ∨ 𝐴({-∞} × ℝ)𝐵))
2		brxp 5700	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞})𝐵 ↔ (𝐴 ∈ (ℝ ∪ {-∞}) ∧ 𝐵 ∈ {+∞}))
3		elsni 4601	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 ∈ {+∞} → 𝐵 = +∞)
4		pnfnre 11343	. . . . . . . . . 10 ⊢ +∞ ∉ ℝ
5	4	neli 3064	. . . . . . . . 9 ⊢ ¬ +∞ ∈ ℝ
6		simpr 490	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ ℝ)
7		eleq1 2849	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐵 = +∞ → (𝐵 ∈ ℝ ↔ +∞ ∈ ℝ))
8	6, 7	imbitrid 247	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 = +∞ → ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → +∞ ∈ ℝ))
9	5, 8	mtoi 202	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 = +∞ → ¬ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ))
10	3, 9	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ {+∞} → ¬ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ))
11	2, 10	simplbiim 514	. . . . . 6 ⊢ (𝐴((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞})𝐵 → ¬ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ))
12		brxp 5700	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴({-∞} × ℝ)𝐵 ↔ (𝐴 ∈ {-∞} ∧ 𝐵 ∈ ℝ))
13		elsni 4601	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ {-∞} → 𝐴 = -∞)
14		mnfnre 11345	. . . . . . . . . . 11 ⊢ -∞ ∉ ℝ
15	14	neli 3064	. . . . . . . . . 10 ⊢ ¬ -∞ ∈ ℝ
16		simpl 488	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → 𝐴 ∈ ℝ)
17		eleq1 2849	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴 = -∞ → (𝐴 ∈ ℝ ↔ -∞ ∈ ℝ))
18	16, 17	imbitrid 247	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 = -∞ → ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → -∞ ∈ ℝ))
19	15, 18	mtoi 202	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 = -∞ → ¬ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ))
20	13, 19	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ {-∞} → ¬ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ))
21	20	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ {-∞} ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → ¬ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ))
22	12, 21	sylbi 220	. . . . . 6 ⊢ (𝐴({-∞} × ℝ)𝐵 → ¬ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ))
23	11, 22	jaoi 871	. . . . 5 ⊢ ((𝐴((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞})𝐵 ∨ 𝐴({-∞} × ℝ)𝐵) → ¬ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ))
24	1, 23	sylbi 220	. . . 4 ⊢ (𝐴(((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ))𝐵 → ¬ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ))
25	24	con2i 140	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → ¬ 𝐴(((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ))𝐵)
26		df-ltxr 11341	. . . . . . 7 ⊢ < = ({⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)} ∪ (((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ)))
27	26	equncomi 4107	. . . . . 6 ⊢ < = ((((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ)) ∪ {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)})
28	27	breqi 5109	. . . . 5 ⊢ (𝐴 < 𝐵 ↔ 𝐴((((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ)) ∪ {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)})𝐵)
29		brun 5156	. . . . 5 ⊢ (𝐴((((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ)) ∪ {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)})𝐵 ↔ (𝐴(((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ))𝐵 ∨ 𝐴{⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)}𝐵))
30		df-or 862	. . . . 5 ⊢ ((𝐴(((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ))𝐵 ∨ 𝐴{⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)}𝐵) ↔ (¬ 𝐴(((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ))𝐵 → 𝐴{⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)}𝐵))
31	28, 29, 30	3bitri 300	. . . 4 ⊢ (𝐴 < 𝐵 ↔ (¬ 𝐴(((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ))𝐵 → 𝐴{⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)}𝐵))
32		biimt 363	. . . 4 ⊢ (¬ 𝐴(((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ))𝐵 → (𝐴{⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)}𝐵 ↔ (¬ 𝐴(((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ))𝐵 → 𝐴{⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)}𝐵)))
33	31, 32	bitr4id 293	. . 3 ⊢ (¬ 𝐴(((ℝ ∪ {-∞}) × {+∞}) ∪ ({-∞} × ℝ))𝐵 → (𝐴 < 𝐵 ↔ 𝐴{⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)}𝐵))
34	25, 33	syl 18	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴 < 𝐵 ↔ 𝐴{⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)}𝐵))
35		breq12 5108	. . . 4 ⊢ ((𝑥 = 𝐴 ∧ 𝑦 = 𝐵) → (𝑥 <ℝ 𝑦 ↔ 𝐴 <ℝ 𝐵))
36		df-3an 1105	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦) ↔ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦))
37	36	opabbii 5172	. . . 4 ⊢ {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)} = {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)}
38	35, 37	brab2a 5744	. . 3 ⊢ (𝐴{⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)}𝐵 ↔ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ 𝐴 <ℝ 𝐵))
39	38	baibr 546	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴 <ℝ 𝐵 ↔ 𝐴{⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 <ℝ 𝑦)}𝐵))
40	34, 39	bitr4d 285	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴 < 𝐵 ↔ 𝐴 <ℝ 𝐵))

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ∪ cun 3897  {csn 4584   class class class wbr 5103  {copab 5167   × cxp 5649  ℝcr 11192   <_ℝ cltrr 11197  +∞cpnf 11333  -∞cmnf 11334   < clt 11336

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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7749  ax-resscn 11250

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-id 5546  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-er 8710  df-en 8967  df-dom 8968  df-sdom 8969  df-pnf 11338  df-mnf 11339  df-ltxr 11341

This theorem is used by:  axlttri  11374  axlttrn  11375  axltadd  11376  axmulgt0  11377  axsup  11378