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

Theorem supexpr 10274
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 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → ∃𝑥P (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥<P 𝑦 ∧ ∀𝑦P (𝑦<P 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧)))
Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴

Proof of Theorem supexpr
StepHypRef Expression
1 suplem1pr 10272 . 2 ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → 𝐴P)
2 ltrelpr 10218 . . . . . . . . 9 <P ⊆ (P × P)
32brel 5467 . . . . . . . 8 (𝑦<P 𝑥 → (𝑦P𝑥P))
43simpld 487 . . . . . . 7 (𝑦<P 𝑥𝑦P)
54ralimi 3110 . . . . . 6 (∀𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥 → ∀𝑦𝐴 𝑦P)
6 dfss3 3847 . . . . . 6 (𝐴P ↔ ∀𝑦𝐴 𝑦P)
75, 6sylibr 226 . . . . 5 (∀𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥𝐴P)
87rexlimivw 3227 . . . 4 (∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥𝐴P)
98adantl 474 . . 3 ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → 𝐴P)
10 suplem2pr 10273 . . . . . 6 (𝐴P → ((𝑦𝐴 → ¬ 𝐴<P 𝑦) ∧ (𝑦<P 𝐴 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧)))
1110simpld 487 . . . . 5 (𝐴P → (𝑦𝐴 → ¬ 𝐴<P 𝑦))
1211ralrimiv 3131 . . . 4 (𝐴P → ∀𝑦𝐴 ¬ 𝐴<P 𝑦)
1310simprd 488 . . . . 5 (𝐴P → (𝑦<P 𝐴 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧))
1413ralrimivw 3133 . . . 4 (𝐴P → ∀𝑦P (𝑦<P 𝐴 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧))
1512, 14jca 504 . . 3 (𝐴P → (∀𝑦𝐴 ¬ 𝐴<P 𝑦 ∧ ∀𝑦P (𝑦<P 𝐴 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧)))
169, 15syl 17 . 2 ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → (∀𝑦𝐴 ¬ 𝐴<P 𝑦 ∧ ∀𝑦P (𝑦<P 𝐴 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧)))
17 breq1 4932 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐴 → (𝑥<P 𝑦 𝐴<P 𝑦))
1817notbid 310 . . . . 5 (𝑥 = 𝐴 → (¬ 𝑥<P 𝑦 ↔ ¬ 𝐴<P 𝑦))
1918ralbidv 3147 . . . 4 (𝑥 = 𝐴 → (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥<P 𝑦 ↔ ∀𝑦𝐴 ¬ 𝐴<P 𝑦))
20 breq2 4933 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐴 → (𝑦<P 𝑥𝑦<P 𝐴))
2120imbi1d 334 . . . . 5 (𝑥 = 𝐴 → ((𝑦<P 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧) ↔ (𝑦<P 𝐴 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧)))
2221ralbidv 3147 . . . 4 (𝑥 = 𝐴 → (∀𝑦P (𝑦<P 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧) ↔ ∀𝑦P (𝑦<P 𝐴 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧)))
2319, 22anbi12d 621 . . 3 (𝑥 = 𝐴 → ((∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥<P 𝑦 ∧ ∀𝑦P (𝑦<P 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧)) ↔ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝐴<P 𝑦 ∧ ∀𝑦P (𝑦<P 𝐴 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧))))
2423rspcev 3535 . 2 (( 𝐴P ∧ (∀𝑦𝐴 ¬ 𝐴<P 𝑦 ∧ ∀𝑦P (𝑦<P 𝐴 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧))) → ∃𝑥P (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥<P 𝑦 ∧ ∀𝑦P (𝑦<P 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧)))
251, 16, 24syl2anc 576 1 ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → ∃𝑥P (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥<P 𝑦 ∧ ∀𝑦P (𝑦<P 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦<P 𝑧)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 387   = wceq 1507  wcel 2050  wne 2967  wral 3088  wrex 3089  wss 3829  c0 4178   cuni 4712   class class class wbr 4929  Pcnp 10079  <P cltp 10083
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1758  ax-4 1772  ax-5 1869  ax-6 1928  ax-7 1965  ax-8 2052  ax-9 2059  ax-10 2079  ax-11 2093  ax-12 2106  ax-13 2301  ax-ext 2750  ax-sep 5060  ax-nul 5067  ax-pow 5119  ax-pr 5186  ax-un 7279  ax-inf2 8898
This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 834  df-3or 1069  df-3an 1070  df-tru 1510  df-ex 1743  df-nf 1747  df-sb 2016  df-mo 2547  df-eu 2584  df-clab 2759  df-cleq 2771  df-clel 2846  df-nfc 2918  df-ne 2968  df-ral 3093  df-rex 3094  df-reu 3095  df-rmo 3096  df-rab 3097  df-v 3417  df-sbc 3682  df-csb 3787  df-dif 3832  df-un 3834  df-in 3836  df-ss 3843  df-pss 3845  df-nul 4179  df-if 4351  df-pw 4424  df-sn 4442  df-pr 4444  df-tp 4446  df-op 4448  df-uni 4713  df-iun 4794  df-br 4930  df-opab 4992  df-mpt 5009  df-tr 5031  df-id 5312  df-eprel 5317  df-po 5326  df-so 5327  df-fr 5366  df-we 5368  df-xp 5413  df-rel 5414  df-cnv 5415  df-co 5416  df-dm 5417  df-rn 5418  df-res 5419  df-ima 5420  df-pred 5986  df-ord 6032  df-on 6033  df-lim 6034  df-suc 6035  df-iota 6152  df-fun 6190  df-fn 6191  df-f 6192  df-f1 6193  df-fo 6194  df-f1o 6195  df-fv 6196  df-ov 6979  df-oprab 6980  df-mpo 6981  df-om 7397  df-1st 7501  df-2nd 7502  df-wrecs 7750  df-recs 7812  df-rdg 7850  df-oadd 7909  df-omul 7910  df-er 8089  df-ni 10092  df-mi 10094  df-lti 10095  df-ltpq 10130  df-enq 10131  df-nq 10132  df-ltnq 10138  df-np 10201  df-ltp 10205
This theorem is referenced by:  supsrlem  10331
  Copyright terms: Public domain W3C validator