Theorem supexpr 10948

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 10946	. 2 ⊢ ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ P ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑥) → ∪ 𝐴 ∈ P)
2		ltrelpr 10892	. . . . . . . . 9 ⊢ <P ⊆ (P × P)
3	2	brel 5684	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦<P 𝑥 → (𝑦 ∈ P ∧ 𝑥 ∈ P))
4	3	simpld 494	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦<P 𝑥 → 𝑦 ∈ P)
5	4	ralimi 3066	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑥 → ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ P)
6		dfss3 3924	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ⊆ P ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ P)
7	5, 6	sylibr 234	. . . . 5 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑥 → 𝐴 ⊆ P)
8	7	rexlimivw 3126	. . . 4 ⊢ (∃𝑥 ∈ P ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑥 → 𝐴 ⊆ P)
9	8	adantl 481	. . 3 ⊢ ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ P ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑥) → 𝐴 ⊆ P)
10		suplem2pr 10947	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ⊆ P → ((𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦) ∧ (𝑦<P ∪ 𝐴 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧)))
11	10	simpld 494	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ⊆ P → (𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦))
12	11	ralrimiv 3120	. . . 4 ⊢ (𝐴 ⊆ P → ∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦)
13	10	simprd 495	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ⊆ P → (𝑦<P ∪ 𝐴 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧))
14	13	ralrimivw 3125	. . . 4 ⊢ (𝐴 ⊆ P → ∀𝑦 ∈ P (𝑦<P ∪ 𝐴 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧))
15	12, 14	jca 511	. . 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 5095	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = ∪ 𝐴 → (𝑥<P 𝑦 ↔ ∪ 𝐴<P 𝑦))
18	17	notbid 318	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = ∪ 𝐴 → (¬ 𝑥<P 𝑦 ↔ ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦))
19	18	ralbidv 3152	. . . 4 ⊢ (𝑥 = ∪ 𝐴 → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥<P 𝑦 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ ∪ 𝐴<P 𝑦))
20		breq2 5096	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = ∪ 𝐴 → (𝑦<P 𝑥 ↔ 𝑦<P ∪ 𝐴))
21	20	imbi1d 341	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = ∪ 𝐴 → ((𝑦<P 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧) ↔ (𝑦<P ∪ 𝐴 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦<P 𝑧)))
22	21	ralbidv 3152	. . . 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 632	. . 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 3577	. 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 584	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 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2109   ≠ wne 2925  ∀wral 3044  ∃wrex 3053   ⊆ wss 3903  ∅c0 4284  ∪ cuni 4858   class class class wbr 5092  Pcnp 10753  <_P cltp 10757

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-sep 5235  ax-nul 5245  ax-pow 5304  ax-pr 5371  ax-un 7671  ax-inf2 9537

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3395  df-v 3438  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4285  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-op 4584  df-uni 4859  df-iun 4943  df-br 5093  df-opab 5155  df-mpt 5174  df-tr 5200  df-id 5514  df-eprel 5519  df-po 5527  df-so 5528  df-fr 5572  df-we 5574  df-xp 5625  df-rel 5626  df-cnv 5627  df-co 5628  df-dm 5629  df-rn 5630  df-res 5631  df-ima 5632  df-pred 6249  df-ord 6310  df-on 6311  df-lim 6312  df-suc 6313  df-iota 6438  df-fun 6484  df-fn 6485  df-f 6486  df-f1 6487  df-fo 6488  df-f1o 6489  df-fv 6490  df-ov 7352  df-oprab 7353  df-mpo 7354  df-om 7800  df-1st 7924  df-2nd 7925  df-frecs 8214  df-wrecs 8245  df-recs 8294  df-rdg 8332  df-oadd 8392  df-omul 8393  df-er 8625  df-ni 10766  df-mi 10768  df-lti 10769  df-ltpq 10804  df-enq 10805  df-nq 10806  df-ltnq 10812  df-np 10875  df-ltp 10879

This theorem is referenced by:  supsrlem  11005