Theorem rpnnen1lem4 13132

Description: Lemma for rpnnen1 13135. (Contributed by Mario Carneiro, 12-May-2013.) (Revised by NM, 13-Aug-2021.) (Proof modification is discouraged.)

Hypotheses

Ref	Expression
rpnnen1lem.1	⊢ 𝑇 = {𝑛 ∈ ℤ ∣ (𝑛 / 𝑘) < 𝑥}
rpnnen1lem.2	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑘 ∈ ℕ ↦ (sup(𝑇, ℝ, < ) / 𝑘)))
rpnnen1lem.n	⊢ ℕ ∈ V
rpnnen1lem.q	⊢ ℚ ∈ V

Assertion

Ref	Expression
rpnnen1lem4	⊢ (𝑥 ∈ ℝ → sup(ran (𝐹‘𝑥), ℝ, < ) ∈ ℝ)

Distinct variable groups:   𝑘,𝐹,𝑛,𝑥   𝑇,𝑛

Allowed substitution hints:   𝑇(𝑥, 𝑘)

Proof of Theorem rpnnen1lem4

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		rpnnen1lem.1	. . . . 5 ⊢ 𝑇 = {𝑛 ∈ ℤ ∣ (𝑛 / 𝑘) < 𝑥}
2		rpnnen1lem.2	. . . . 5 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑘 ∈ ℕ ↦ (sup(𝑇, ℝ, < ) / 𝑘)))
3		rpnnen1lem.n	. . . . 5 ⊢ ℕ ∈ V
4		rpnnen1lem.q	. . . . 5 ⊢ ℚ ∈ V
5	1, 2, 3, 4	rpnnen1lem1 13130	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝐹‘𝑥) ∈ (ℚ ↑m ℕ))
6	4, 3	elmap 8924	. . . 4 ⊢ ((𝐹‘𝑥) ∈ (ℚ ↑m ℕ) ↔ (𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ)
7	5, 6	sylib 221	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ)
8		frn 6736	. . . 4 ⊢ ((𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ → ran (𝐹‘𝑥) ⊆ ℚ)
9		qssre 13110	. . . 4 ⊢ ℚ ⊆ ℝ
10	8, 9	sstrdi 3925	. . 3 ⊢ ((𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ → ran (𝐹‘𝑥) ⊆ ℝ)
11	7, 10	syl 18	. 2 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ran (𝐹‘𝑥) ⊆ ℝ)
12		1nn 12370	. . . . . 6 ⊢ 1 ∈ ℕ
13	12	ne0ii 4293	. . . . 5 ⊢ ℕ ≠ ∅
14		fdm 6738	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ → dom (𝐹‘𝑥) = ℕ)
15	14	neeq1d 3018	. . . . 5 ⊢ ((𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ → (dom (𝐹‘𝑥) ≠ ∅ ↔ ℕ ≠ ∅))
16	13, 15	mpbiri 261	. . . 4 ⊢ ((𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ → dom (𝐹‘𝑥) ≠ ∅)
17		dm0rn0 5912	. . . . 5 ⊢ (dom (𝐹‘𝑥) = ∅ ↔ ran (𝐹‘𝑥) = ∅)
18	17	necon3bii 3011	. . . 4 ⊢ (dom (𝐹‘𝑥) ≠ ∅ ↔ ran (𝐹‘𝑥) ≠ ∅)
19	16, 18	sylib 221	. . 3 ⊢ ((𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ → ran (𝐹‘𝑥) ≠ ∅)
20	7, 19	syl 18	. 2 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ran (𝐹‘𝑥) ≠ ∅)
21	1, 2, 3, 4	rpnnen1lem3 13131	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ∀𝑛 ∈ ran (𝐹‘𝑥)𝑛 ≤ 𝑥)
22		breq2 5110	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑛 ≤ 𝑦 ↔ 𝑛 ≤ 𝑥))
23	22	ralbidv 3189	. . . 4 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (∀𝑛 ∈ ran (𝐹‘𝑥)𝑛 ≤ 𝑦 ↔ ∀𝑛 ∈ ran (𝐹‘𝑥)𝑛 ≤ 𝑥))
24	23	rspcev 3580	. . 3 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ ∀𝑛 ∈ ran (𝐹‘𝑥)𝑛 ≤ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ ran (𝐹‘𝑥)𝑛 ≤ 𝑦)
25	21, 24	mpdan 700	. 2 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ ran (𝐹‘𝑥)𝑛 ≤ 𝑦)
26		suprcl 12301	. 2 ⊢ ((ran (𝐹‘𝑥) ⊆ ℝ ∧ ran (𝐹‘𝑥) ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ ran (𝐹‘𝑥)𝑛 ≤ 𝑦) → sup(ran (𝐹‘𝑥), ℝ, < ) ∈ ℝ)
27	11, 20, 25, 26	syl3anc 1399	1 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → sup(ran (𝐹‘𝑥), ℝ, < ) ∈ ℝ)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  {crab 3416  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900  ∅c0 4281   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5189  dom cdm 5655  ran crn 5656  ⟶wf 6551  ‘cfv 6555  (class class class)co 7440   ↑_m cmap 8872  supcsup 9456  ℝcr 11223  1c1 11225   < clt 11367   ≤ cle 11368   / cdiv 11997  ℕcn 12359  ℤcz 12717  ℚcq 13099

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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301  ax-pre-sup 11302

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-er 8742  df-map 8874  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-sup 9458  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-div 11998  df-nn 12360  df-n0 12631  df-z 12718  df-q 13100

This theorem is used by:  rpnnen1lem5  13133