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

Theorem rexanre 15297
Description: Combine two different upper real properties into one. (Contributed by Mario Carneiro, 8-May-2016.)
Assertion
Ref Expression
rexanre (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (𝜑𝜓)) ↔ (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜑) ∧ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜓))))
Distinct variable groups:   𝑗,𝑘,𝐴   𝜑,𝑗   𝜓,𝑗
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝜓(𝑘)

Proof of Theorem rexanre
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpl 482 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → 𝜑)
21imim2i 16 . . . . 5 ((𝑗𝑘 → (𝜑𝜓)) → (𝑗𝑘𝜑))
32ralimi 3077 . . . 4 (∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (𝜑𝜓)) → ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜑))
43reximi 3078 . . 3 (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (𝜑𝜓)) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜑))
5 simpr 484 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → 𝜓)
65imim2i 16 . . . . 5 ((𝑗𝑘 → (𝜑𝜓)) → (𝑗𝑘𝜓))
76ralimi 3077 . . . 4 (∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (𝜑𝜓)) → ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜓))
87reximi 3078 . . 3 (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (𝜑𝜓)) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜓))
94, 8jca 511 . 2 (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (𝜑𝜓)) → (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜑) ∧ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜓)))
10 breq1 5144 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑥 → (𝑗𝑘𝑥𝑘))
1110imbi1d 341 . . . . . . 7 (𝑗 = 𝑥 → ((𝑗𝑘𝜑) ↔ (𝑥𝑘𝜑)))
1211ralbidv 3171 . . . . . 6 (𝑗 = 𝑥 → (∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜑) ↔ ∀𝑘𝐴 (𝑥𝑘𝜑)))
1312cbvrexvw 3229 . . . . 5 (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜑) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑥𝑘𝜑))
14 breq1 5144 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑦 → (𝑗𝑘𝑦𝑘))
1514imbi1d 341 . . . . . . 7 (𝑗 = 𝑦 → ((𝑗𝑘𝜓) ↔ (𝑦𝑘𝜓)))
1615ralbidv 3171 . . . . . 6 (𝑗 = 𝑦 → (∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜓) ↔ ∀𝑘𝐴 (𝑦𝑘𝜓)))
1716cbvrexvw 3229 . . . . 5 (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜓) ↔ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑦𝑘𝜓))
1813, 17anbi12i 626 . . . 4 ((∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜑) ∧ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜓)) ↔ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑥𝑘𝜑) ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑦𝑘𝜓)))
19 reeanv 3220 . . . 4 (∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ (∀𝑘𝐴 (𝑥𝑘𝜑) ∧ ∀𝑘𝐴 (𝑦𝑘𝜓)) ↔ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑥𝑘𝜑) ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑦𝑘𝜓)))
2018, 19bitr4i 278 . . 3 ((∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜑) ∧ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜓)) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ (∀𝑘𝐴 (𝑥𝑘𝜑) ∧ ∀𝑘𝐴 (𝑦𝑘𝜓)))
21 ifcl 4568 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → if(𝑥𝑦, 𝑦, 𝑥) ∈ ℝ)
2221ancoms 458 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → if(𝑥𝑦, 𝑦, 𝑥) ∈ ℝ)
2322adantl 481 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → if(𝑥𝑦, 𝑦, 𝑥) ∈ ℝ)
24 r19.26 3105 . . . . . 6 (∀𝑘𝐴 ((𝑥𝑘𝜑) ∧ (𝑦𝑘𝜓)) ↔ (∀𝑘𝐴 (𝑥𝑘𝜑) ∧ ∀𝑘𝐴 (𝑦𝑘𝜓)))
25 anim12 806 . . . . . . . 8 (((𝑥𝑘𝜑) ∧ (𝑦𝑘𝜓)) → ((𝑥𝑘𝑦𝑘) → (𝜑𝜓)))
26 simplrl 774 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
27 simplrr 775 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘𝐴) → 𝑦 ∈ ℝ)
28 simpl 482 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → 𝐴 ⊆ ℝ)
2928sselda 3977 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘𝐴) → 𝑘 ∈ ℝ)
30 maxle 13173 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℝ) → (if(𝑥𝑦, 𝑦, 𝑥) ≤ 𝑘 ↔ (𝑥𝑘𝑦𝑘)))
3126, 27, 29, 30syl3anc 1368 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘𝐴) → (if(𝑥𝑦, 𝑦, 𝑥) ≤ 𝑘 ↔ (𝑥𝑘𝑦𝑘)))
3231imbi1d 341 . . . . . . . 8 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘𝐴) → ((if(𝑥𝑦, 𝑦, 𝑥) ≤ 𝑘 → (𝜑𝜓)) ↔ ((𝑥𝑘𝑦𝑘) → (𝜑𝜓))))
3325, 32imbitrrid 245 . . . . . . 7 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) ∧ 𝑘𝐴) → (((𝑥𝑘𝜑) ∧ (𝑦𝑘𝜓)) → (if(𝑥𝑦, 𝑦, 𝑥) ≤ 𝑘 → (𝜑𝜓))))
3433ralimdva 3161 . . . . . 6 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → (∀𝑘𝐴 ((𝑥𝑘𝜑) ∧ (𝑦𝑘𝜓)) → ∀𝑘𝐴 (if(𝑥𝑦, 𝑦, 𝑥) ≤ 𝑘 → (𝜑𝜓))))
3524, 34biimtrrid 242 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → ((∀𝑘𝐴 (𝑥𝑘𝜑) ∧ ∀𝑘𝐴 (𝑦𝑘𝜓)) → ∀𝑘𝐴 (if(𝑥𝑦, 𝑦, 𝑥) ≤ 𝑘 → (𝜑𝜓))))
36 breq1 5144 . . . . . 6 (𝑗 = if(𝑥𝑦, 𝑦, 𝑥) → (𝑗𝑘 ↔ if(𝑥𝑦, 𝑦, 𝑥) ≤ 𝑘))
3736rspceaimv 3612 . . . . 5 ((if(𝑥𝑦, 𝑦, 𝑥) ∈ ℝ ∧ ∀𝑘𝐴 (if(𝑥𝑦, 𝑦, 𝑥) ≤ 𝑘 → (𝜑𝜓))) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (𝜑𝜓)))
3823, 35, 37syl6an 681 . . . 4 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → ((∀𝑘𝐴 (𝑥𝑘𝜑) ∧ ∀𝑘𝐴 (𝑦𝑘𝜓)) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (𝜑𝜓))))
3938rexlimdvva 3205 . . 3 (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ (∀𝑘𝐴 (𝑥𝑘𝜑) ∧ ∀𝑘𝐴 (𝑦𝑘𝜓)) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (𝜑𝜓))))
4020, 39biimtrid 241 . 2 (𝐴 ⊆ ℝ → ((∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜑) ∧ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜓)) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (𝜑𝜓))))
419, 40impbid2 225 1 (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (𝜑𝜓)) ↔ (∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜑) ∧ ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘𝜓))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 395  wcel 2098  wral 3055  wrex 3064  wss 3943  ifcif 4523   class class class wbr 5141  cr 11108  cle 11250
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 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7721  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-id 5567  df-po 5581  df-so 5582  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-iota 6488  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-er 8702  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255
This theorem is referenced by:  o1lo1  15485  rlimuni  15498  lo1add  15575  lo1mul  15576  rlimno1  15604
  Copyright terms: Public domain W3C validator