Theorem supexpr 11012

Description: The union of a nonempty, bounded set of positive reals has a supremum. Part of Proposition 9-3.3 of [Gleason] p. 122. (Contributed by NM, 19-May-1996.) (New usage is discouraged.)

Assertion

Ref	Expression
supexpr	⊢ ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ P ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑥) → ∃𝑥 ∈ P (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥<P 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ P (𝑦<P 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧)))

Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴

Proof of Theorem supexpr

Step	Hyp	Ref	Expression
1		suplem1pr 11010	. 2 ⊢ ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ P ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑥) → ∪ 𝐴 ∈ P)
2		ltrelpr 10956	. . . . . . . . 9 ⊢ <P ⊆ (P × P)
3	2	brel 5712	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦<P 𝑥 → (𝑦 ∈ P ∧ 𝑥 ∈ P))
4	3	simpld 498	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦<P 𝑥 → 𝑦 ∈ P)
5	4	ralimi 3099	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑥 → ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ P)
6		dfss3 3925	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ⊆ P ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ P)
7	5, 6	sylibr 236	. . . . 5 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑥 → 𝐴 ⊆ P)
8	7	rexlimivw 3159	. . . 4 ⊢ (∃𝑥 ∈ P ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑥 → 𝐴 ⊆ P)
9	8	adantl 485	. . 3 ⊢ ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ P ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑥) → 𝐴 ⊆ P)
10		suplem2pr 11011	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ⊆ P → ((𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦) ∧ (𝑦<P ∪ 𝐴 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧)))
11	10	simpld 498	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ⊆ P → (𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦))
12	11	ralrimiv 3153	. . . 4 ⊢ (𝐴 ⊆ P → ∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦)
13	10	simprd 499	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ⊆ P → (𝑦<P ∪ 𝐴 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧))
14	13	ralrimivw 3158	. . . 4 ⊢ (𝐴 ⊆ P → ∀𝑦 ∈ P (𝑦<P ∪ 𝐴 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧))
15	12, 14	jca 519	. . 3 ⊢ (𝐴 ⊆ P → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ P (𝑦<P ∪ 𝐴 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧)))
16	9, 15	syl 17	. 2 ⊢ ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ P ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑥) → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ P (𝑦<P ∪ 𝐴 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧)))
17		breq1 5103	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = ∪ 𝐴 → (𝑥<P 𝑦 ↔ ∪ 𝐴<P 𝑦))
18	17	notbid 320	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = ∪ 𝐴 → (¬ 𝑥<P 𝑦 ↔ ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦))
19	18	ralbidv 3185	. . . 4 ⊢ (𝑥 = ∪ 𝐴 → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥<P 𝑦 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦))
20		breq2 5104	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = ∪ 𝐴 → (𝑦<P 𝑥 ↔ 𝑦<P ∪ 𝐴))
21	20	imbi1d 343	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = ∪ 𝐴 → ((𝑦<P 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧) ↔ (𝑦<P ∪ 𝐴 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧)))
22	21	ralbidv 3185	. . . 4 ⊢ (𝑥 = ∪ 𝐴 → (∀𝑦 ∈ P (𝑦<P 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧) ↔ ∀𝑦 ∈ P (𝑦<P ∪ 𝐴 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧)))
23	19, 22	anbi12d 641	. . 3 ⊢ (𝑥 = ∪ 𝐴 → ((∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥<P 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ P (𝑦<P 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧)) ↔ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ P (𝑦<P ∪ 𝐴 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧))))
24	23	rspcev 3581	. 2 ⊢ ((∪ 𝐴 ∈ P ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ P (𝑦<P ∪ 𝐴 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧))) → ∃𝑥 ∈ P (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥<P 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ P (𝑦<P 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧)))
25	1, 16, 24	syl2anc 593	1 ⊢ ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ P ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑥) → ∃𝑥 ∈ P (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥<P 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ P (𝑦<P 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1560   ∈ wcel 2142   ≠ wne 2957  ∀wral 3076  ∃wrex 3086   ⊆ wss 3904  ∅c0 4285  ∪ cuni 4865   class class class wbr 5100  Pcnp 10817  <_P cltp 10821

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1815  ax-4 1829  ax-5 1930  ax-6 1987  ax-7 2028  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-sep 5246  ax-nul 5256  ax-pow 5322  ax-pr 5390  ax-un 7718  ax-inf2 9596

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1099  df-3an 1100  df-tru 1563  df-fal 1573  df-ex 1800  df-nf 1804  df-sb 2091  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3456  df-sbc 3745  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-iun 4951  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6288  df-ord 6349  df-on 6350  df-lim 6351  df-suc 6352  df-iota 6477  df-fun 6523  df-fn 6524  df-f 6525  df-f1 6526  df-fo 6527  df-f1o 6528  df-fv 6529  df-ov 7399  df-oprab 7400  df-mpo 7401  df-om 7847  df-1st 7970  df-2nd 7971  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8342  df-rdg 8381  df-oadd 8441  df-omul 8442  df-er 8678  df-ni 10830  df-mi 10832  df-lti 10833  df-ltpq 10868  df-enq 10869  df-nq 10870  df-ltnq 10876  df-np 10939  df-ltp 10943

This theorem is referenced by:  supsrlem  11069