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

Theorem suplem1pr 10127
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 10073 . . . . . . . . 9 <P ⊆ (P × P)
21brel 5336 . . . . . . . 8 (𝑦<P 𝑥 → (𝑦P𝑥P))
32simpld 488 . . . . . . 7 (𝑦<P 𝑥𝑦P)
43ralimi 3099 . . . . . 6 (∀𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥 → ∀𝑦𝐴 𝑦P)
5 dfss3 3750 . . . . . 6 (𝐴P ↔ ∀𝑦𝐴 𝑦P)
64, 5sylibr 225 . . . . 5 (∀𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥𝐴P)
76rexlimivw 3176 . . . 4 (∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥𝐴P)
87adantl 473 . . 3 ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → 𝐴P)
9 n0 4095 . . . . 5 (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧𝐴)
10 ssel 3755 . . . . . . 7 (𝐴P → (𝑧𝐴𝑧P))
11 prn0 10064 . . . . . . . . . 10 (𝑧P𝑧 ≠ ∅)
12 0pss 4175 . . . . . . . . . 10 (∅ ⊊ 𝑧𝑧 ≠ ∅)
1311, 12sylibr 225 . . . . . . . . 9 (𝑧P → ∅ ⊊ 𝑧)
14 elssuni 4625 . . . . . . . . 9 (𝑧𝐴𝑧 𝐴)
15 psssstr 3874 . . . . . . . . 9 ((∅ ⊊ 𝑧𝑧 𝐴) → ∅ ⊊ 𝐴)
1613, 14, 15syl2an 589 . . . . . . . 8 ((𝑧P𝑧𝐴) → ∅ ⊊ 𝐴)
1716expcom 402 . . . . . . 7 (𝑧𝐴 → (𝑧P → ∅ ⊊ 𝐴))
1810, 17sylcom 30 . . . . . 6 (𝐴P → (𝑧𝐴 → ∅ ⊊ 𝐴))
1918exlimdv 2028 . . . . 5 (𝐴P → (∃𝑧 𝑧𝐴 → ∅ ⊊ 𝐴))
209, 19syl5bi 233 . . . 4 (𝐴P → (𝐴 ≠ ∅ → ∅ ⊊ 𝐴))
21 prpssnq 10065 . . . . . . 7 (𝑥P𝑥Q)
2221adantl 473 . . . . . 6 ((𝐴P𝑥P) → 𝑥Q)
23 ltprord 10105 . . . . . . . . . 10 ((𝑦P𝑥P) → (𝑦<P 𝑥𝑦𝑥))
24 pssss 3863 . . . . . . . . . 10 (𝑦𝑥𝑦𝑥)
2523, 24syl6bi 244 . . . . . . . . 9 ((𝑦P𝑥P) → (𝑦<P 𝑥𝑦𝑥))
262, 25mpcom 38 . . . . . . . 8 (𝑦<P 𝑥𝑦𝑥)
2726ralimi 3099 . . . . . . 7 (∀𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥 → ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥)
28 unissb 4627 . . . . . . 7 ( 𝐴𝑥 ↔ ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥)
2927, 28sylibr 225 . . . . . 6 (∀𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥 𝐴𝑥)
30 sspsstr 3873 . . . . . . 7 (( 𝐴𝑥𝑥Q) → 𝐴Q)
3130expcom 402 . . . . . 6 (𝑥Q → ( 𝐴𝑥 𝐴Q))
3222, 29, 31syl2im 40 . . . . 5 ((𝐴P𝑥P) → (∀𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥 𝐴Q))
3332rexlimdva 3178 . . . 4 (𝐴P → (∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥 𝐴Q))
3420, 33anim12d 602 . . 3 (𝐴P → ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → (∅ ⊊ 𝐴 𝐴Q)))
358, 34mpcom 38 . 2 ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → (∅ ⊊ 𝐴 𝐴Q))
36 prcdnq 10068 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑧P𝑥𝑧) → (𝑦 <Q 𝑥𝑦𝑧))
3736ex 401 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧P → (𝑥𝑧 → (𝑦 <Q 𝑥𝑦𝑧)))
3837com3r 87 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 <Q 𝑥 → (𝑧P → (𝑥𝑧𝑦𝑧)))
3910, 38sylan9 503 . . . . . . . . . 10 ((𝐴P𝑦 <Q 𝑥) → (𝑧𝐴 → (𝑥𝑧𝑦𝑧)))
4039reximdvai 3161 . . . . . . . . 9 ((𝐴P𝑦 <Q 𝑥) → (∃𝑧𝐴 𝑥𝑧 → ∃𝑧𝐴 𝑦𝑧))
41 eluni2 4598 . . . . . . . . 9 (𝑥 𝐴 ↔ ∃𝑧𝐴 𝑥𝑧)
42 eluni2 4598 . . . . . . . . 9 (𝑦 𝐴 ↔ ∃𝑧𝐴 𝑦𝑧)
4340, 41, 423imtr4g 287 . . . . . . . 8 ((𝐴P𝑦 <Q 𝑥) → (𝑥 𝐴𝑦 𝐴))
4443ex 401 . . . . . . 7 (𝐴P → (𝑦 <Q 𝑥 → (𝑥 𝐴𝑦 𝐴)))
4544com23 86 . . . . . 6 (𝐴P → (𝑥 𝐴 → (𝑦 <Q 𝑥𝑦 𝐴)))
4645alrimdv 2024 . . . . 5 (𝐴P → (𝑥 𝐴 → ∀𝑦(𝑦 <Q 𝑥𝑦 𝐴)))
47 eluni 4597 . . . . . 6 (𝑥 𝐴 ↔ ∃𝑧(𝑥𝑧𝑧𝐴))
48 prnmax 10070 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑧P𝑥𝑧) → ∃𝑦𝑧 𝑥 <Q 𝑦)
4948ex 401 . . . . . . . . . . . 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 395 . . . . . . . . 9 ((𝐴P𝑥𝑧) → (𝑧𝐴 → ∃𝑦𝑧 𝑥 <Q 𝑦))
53 ssrexv 3827 . . . . . . . . . 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 445 . . . . . . 7 (𝐴P → ((𝑥𝑧𝑧𝐴) → ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦))
5756exlimdv 2028 . . . . . 6 (𝐴P → (∃𝑧(𝑥𝑧𝑧𝐴) → ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦))
5847, 57syl5bi 233 . . . . 5 (𝐴P → (𝑥 𝐴 → ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦))
5946, 58jcad 508 . . . 4 (𝐴P → (𝑥 𝐴 → (∀𝑦(𝑦 <Q 𝑥𝑦 𝐴) ∧ ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦)))
6059ralrimiv 3112 . . 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 10062 . 2 ( 𝐴P ↔ ((∅ ⊊ 𝐴 𝐴Q) ∧ ∀𝑥 𝐴(∀𝑦(𝑦 <Q 𝑥𝑦 𝐴) ∧ ∃𝑦 𝐴𝑥 <Q 𝑦)))
6335, 61, 62sylanbrc 578 1 ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥P𝑦𝐴 𝑦<P 𝑥) → 𝐴P)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384  wal 1650  wex 1874  wcel 2155  wne 2937  wral 3055  wrex 3056  wss 3732  wpss 3733  c0 4079   cuni 4594   class class class wbr 4809  Qcnq 9927   <Q cltq 9933  Pcnp 9934  <P cltp 9938
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-inf2 8753
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-ral 3060  df-rex 3061  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-br 4810  df-opab 4872  df-tr 4912  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-om 7264  df-ni 9947  df-nq 9987  df-ltnq 9993  df-np 10056  df-ltp 10060
This theorem is referenced by:  supexpr  10129
  Copyright terms: Public domain W3C validator