MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  suplem1pr Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem suplem1pr 11051
Description: The union of a nonempty, bounded set of positive reals is a positive real. Part of Proposition 9-3.3 of [Gleason] p. 122. (Contributed by NM, 19-May-1996.) (Revised by Mario Carneiro, 12-Jun-2013.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
suplem1pr ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → 𝐴P)
Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝐴

Proof of Theorem suplem1pr
Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ltrelpr 10997 . . . . . . . . 9 <P ⊆ (P × P)
21brel 5741 . . . . . . . 8 (𝑦<P 𝑥 → (𝑦P𝑥P))
32simpld 494 . . . . . . 7 (𝑦<P 𝑥𝑦P)
43ralimi 3082 . . . . . 6 (∀𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥 → ∀𝑦𝐴 𝑦P)
5 dfss3 3970 . . . . . 6 (𝐴P ↔ ∀𝑦𝐴 𝑦P)
64, 5sylibr 233 . . . . 5 (∀𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥𝐴P)
76rexlimivw 3150 . . . 4 (∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥𝐴P)
87adantl 481 . . 3 ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → 𝐴P)
9 n0 4346 . . . . 5 (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧𝐴)
10 ssel 3975 . . . . . . 7 (𝐴P → (𝑧𝐴𝑧P))
11 prn0 10988 . . . . . . . . . 10 (𝑧P𝑧 ≠ ∅)
12 0pss 4444 . . . . . . . . . 10 (∅ ⊊ 𝑧𝑧 ≠ ∅)
1311, 12sylibr 233 . . . . . . . . 9 (𝑧P → ∅ ⊊ 𝑧)
14 elssuni 4941 . . . . . . . . 9 (𝑧𝐴𝑧 𝐴)
15 psssstr 4106 . . . . . . . . 9 ((∅ ⊊ 𝑧𝑧 𝐴) → ∅ ⊊ 𝐴)
1613, 14, 15syl2an 595 . . . . . . . 8 ((𝑧P𝑧𝐴) → ∅ ⊊ 𝐴)
1716expcom 413 . . . . . . 7 (𝑧𝐴 → (𝑧P → ∅ ⊊ 𝐴))
1810, 17sylcom 30 . . . . . 6 (𝐴P → (𝑧𝐴 → ∅ ⊊ 𝐴))
1918exlimdv 1935 . . . . 5 (𝐴P → (∃𝑧 𝑧𝐴 → ∅ ⊊ 𝐴))
209, 19biimtrid 241 . . . 4 (𝐴P → (𝐴 ≠ ∅ → ∅ ⊊ 𝐴))
21 prpssnq 10989 . . . . . . 7 (𝑥P𝑥Q)
2221adantl 481 . . . . . 6 ((𝐴P𝑥P) → 𝑥Q)
23 ltprord 11029 . . . . . . . . . 10 ((𝑦P𝑥P) → (𝑦<P 𝑥𝑦𝑥))
24 pssss 4095 . . . . . . . . . 10 (𝑦𝑥𝑦𝑥)
2523, 24syl6bi 253 . . . . . . . . 9 ((𝑦P𝑥P) → (𝑦<P 𝑥𝑦𝑥))
262, 25mpcom 38 . . . . . . . 8 (𝑦<P 𝑥𝑦𝑥)
2726ralimi 3082 . . . . . . 7 (∀𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥 → ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥)
28 unissb 4943 . . . . . . 7 ( 𝐴𝑥 ↔ ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥)
2927, 28sylibr 233 . . . . . 6 (∀𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥 𝐴𝑥)
30 sspsstr 4105 . . . . . . 7 (( 𝐴𝑥𝑥Q) → 𝐴Q)
3130expcom 413 . . . . . 6 (𝑥Q → ( 𝐴𝑥 𝐴Q))
3222, 29, 31syl2im 40 . . . . 5 ((𝐴P𝑥P) → (∀𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥 𝐴Q))
3332rexlimdva 3154 . . . 4 (𝐴P → (∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥 𝐴Q))
3420, 33anim12d 608 . . 3 (𝐴P → ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → (∅ ⊊ 𝐴 𝐴Q)))
358, 34mpcom 38 . 2 ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → (∅ ⊊ 𝐴 𝐴Q))
36 prcdnq 10992 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑧P𝑥𝑧) → (𝑦 <Q 𝑥𝑦𝑧))
3736ex 412 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧P → (𝑥𝑧 → (𝑦 <Q 𝑥𝑦𝑧)))
3837com3r 87 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 <Q 𝑥 → (𝑧P → (𝑥𝑧𝑦𝑧)))
3910, 38sylan9 507 . . . . . . . . . 10 ((𝐴P𝑦 <Q 𝑥) → (𝑧𝐴 → (𝑥𝑧𝑦𝑧)))
4039reximdvai 3164 . . . . . . . . 9 ((𝐴P𝑦 <Q 𝑥) → (∃𝑧𝐴 𝑥𝑧 → ∃𝑧𝐴 𝑦𝑧))
41 eluni2 4912 . . . . . . . . 9 (𝑥 𝐴 ↔ ∃𝑧𝐴 𝑥𝑧)
42 eluni2 4912 . . . . . . . . 9 (𝑦 𝐴 ↔ ∃𝑧𝐴 𝑦𝑧)
4340, 41, 423imtr4g 296 . . . . . . . 8 ((𝐴P𝑦 <Q 𝑥) → (𝑥 𝐴𝑦 𝐴))
4443ex 412 . . . . . . 7 (𝐴P → (𝑦 <Q 𝑥 → (𝑥 𝐴𝑦 𝐴)))
4544com23 86 . . . . . 6 (𝐴P → (𝑥 𝐴 → (𝑦 <Q 𝑥𝑦 𝐴)))
4645alrimdv 1931 . . . . 5 (𝐴P → (𝑥 𝐴 → ∀𝑦(𝑦 <Q 𝑥𝑦 𝐴)))
47 eluni 4911 . . . . . 6 (𝑥 𝐴 ↔ ∃𝑧(𝑥𝑧𝑧𝐴))
48 prnmax 10994 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑧P𝑥𝑧) → ∃𝑦𝑧 𝑥 <Q 𝑦)
4948ex 412 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧P → (𝑥𝑧 → ∃𝑦𝑧 𝑥 <Q 𝑦))
5010, 49syl6 35 . . . . . . . . . . 11 (𝐴P → (𝑧𝐴 → (𝑥𝑧 → ∃𝑦𝑧 𝑥 <Q 𝑦)))
5150com23 86 . . . . . . . . . 10 (𝐴P → (𝑥𝑧 → (𝑧𝐴 → ∃𝑦𝑧 𝑥 <Q 𝑦)))
5251imp 406 . . . . . . . . 9 ((𝐴P𝑥𝑧) → (𝑧𝐴 → ∃𝑦𝑧 𝑥 <Q 𝑦))
53 ssrexv 4051 . . . . . . . . . 10 (𝑧 𝐴 → (∃𝑦𝑧 𝑥 <Q 𝑦 → ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦))
5414, 53syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑧𝐴 → (∃𝑦𝑧 𝑥 <Q 𝑦 → ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦))
5552, 54sylcom 30 . . . . . . . 8 ((𝐴P𝑥𝑧) → (𝑧𝐴 → ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦))
5655expimpd 453 . . . . . . 7 (𝐴P → ((𝑥𝑧𝑧𝐴) → ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦))
5756exlimdv 1935 . . . . . 6 (𝐴P → (∃𝑧(𝑥𝑧𝑧𝐴) → ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦))
5847, 57biimtrid 241 . . . . 5 (𝐴P → (𝑥 𝐴 → ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦))
5946, 58jcad 512 . . . 4 (𝐴P → (𝑥 𝐴 → (∀𝑦(𝑦 <Q 𝑥𝑦 𝐴) ∧ ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦)))
6059ralrimiv 3144 . . 3 (𝐴P → ∀𝑥 𝐴(∀𝑦(𝑦 <Q 𝑥𝑦 𝐴) ∧ ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦))
618, 60syl 17 . 2 ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → ∀𝑥 𝐴(∀𝑦(𝑦 <Q 𝑥𝑦 𝐴) ∧ ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦))
62 elnp 10986 . 2 ( 𝐴P ↔ ((∅ ⊊ 𝐴 𝐴Q) ∧ ∀𝑥 𝐴(∀𝑦(𝑦 <Q 𝑥𝑦 𝐴) ∧ ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦)))
6335, 61, 62sylanbrc 582 1 ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → 𝐴P)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  wal 1538  wex 1780  wcel 2105  wne 2939  wral 3060  wrex 3069  wss 3948  wpss 3949  c0 4322   cuni 4908   class class class wbr 5148  Qcnq 10851   <Q cltq 10857  Pcnp 10858  <P cltp 10862
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-12 2170  ax-ext 2702  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729  ax-inf2 9640
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-sb 2067  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-ne 2940  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rab 3432  df-v 3475  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-br 5149  df-opab 5211  df-tr 5266  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-om 7860  df-ni 10871  df-nq 10911  df-ltnq 10917  df-np 10980  df-ltp 10984
This theorem is referenced by:  supexpr  11053
  Copyright terms: Public domain W3C validator