Theorem rpnnen1lem4 12720

Description: Lemma for rpnnen1 12723. (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 12718	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝐹‘𝑥) ∈ (ℚ ↑m ℕ))
6	4, 3	elmap 8659	. . . 4 ⊢ ((𝐹‘𝑥) ∈ (ℚ ↑m ℕ) ↔ (𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ)
7	5, 6	sylib 217	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ)
8		frn 6607	. . . 4 ⊢ ((𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ → ran (𝐹‘𝑥) ⊆ ℚ)
9		qssre 12699	. . . 4 ⊢ ℚ ⊆ ℝ
10	8, 9	sstrdi 3933	. . 3 ⊢ ((𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ → ran (𝐹‘𝑥) ⊆ ℝ)
11	7, 10	syl 17	. 2 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ran (𝐹‘𝑥) ⊆ ℝ)
12		1nn 11984	. . . . . 6 ⊢ 1 ∈ ℕ
13	12	ne0ii 4271	. . . . 5 ⊢ ℕ ≠ ∅
14		fdm 6609	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ → dom (𝐹‘𝑥) = ℕ)
15	14	neeq1d 3003	. . . . 5 ⊢ ((𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ → (dom (𝐹‘𝑥) ≠ ∅ ↔ ℕ ≠ ∅))
16	13, 15	mpbiri 257	. . . 4 ⊢ ((𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ → dom (𝐹‘𝑥) ≠ ∅)
17		dm0rn0 5834	. . . . 5 ⊢ (dom (𝐹‘𝑥) = ∅ ↔ ran (𝐹‘𝑥) = ∅)
18	17	necon3bii 2996	. . . 4 ⊢ (dom (𝐹‘𝑥) ≠ ∅ ↔ ran (𝐹‘𝑥) ≠ ∅)
19	16, 18	sylib 217	. . 3 ⊢ ((𝐹‘𝑥):ℕ⟶ℚ → ran (𝐹‘𝑥) ≠ ∅)
20	7, 19	syl 17	. 2 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ran (𝐹‘𝑥) ≠ ∅)
21	1, 2, 3, 4	rpnnen1lem3 12719	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ∀𝑛 ∈ ran (𝐹‘𝑥)𝑛 ≤ 𝑥)
22		breq2 5078	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑛 ≤ 𝑦 ↔ 𝑛 ≤ 𝑥))
23	22	ralbidv 3112	. . . 4 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (∀𝑛 ∈ ran (𝐹‘𝑥)𝑛 ≤ 𝑦 ↔ ∀𝑛 ∈ ran (𝐹‘𝑥)𝑛 ≤ 𝑥))
24	23	rspcev 3561	. . 3 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ ∀𝑛 ∈ ran (𝐹‘𝑥)𝑛 ≤ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ ran (𝐹‘𝑥)𝑛 ≤ 𝑦)
25	21, 24	mpdan 684	. 2 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ ran (𝐹‘𝑥)𝑛 ≤ 𝑦)
26		suprcl 11935	. 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 1370	1 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → sup(ran (𝐹‘𝑥), ℝ, < ) ∈ ℝ)

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1539   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2943  ∀wral 3064  ∃wrex 3065  {crab 3068  Vcvv 3432   ⊆ wss 3887  ∅c0 4256   class class class wbr 5074   ↦ cmpt 5157  dom cdm 5589  ran crn 5590  ⟶wf 6429  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275   ↑_m cmap 8615  supcsup 9199  ℝcr 10870  1c1 10872   < clt 11009   ≤ cle 11010   / cdiv 11632  ℕcn 11973  ℤcz 12319  ℚcq 12688

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948  ax-pre-sup 10949

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-rmo 3071  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-er 8498  df-map 8617  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-sup 9201  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-div 11633  df-nn 11974  df-n0 12234  df-z 12320  df-q 12689

This theorem is referenced by:  rpnnen1lem5  12721