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

Theorem supsr 10523
Description: A nonempty, bounded set of signed reals has a supremum. (Contributed by NM, 21-May-1996.) (Revised by Mario Carneiro, 15-Jun-2013.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
supsr ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → ∃𝑥R (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 <R 𝑦 ∧ ∀𝑦R (𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 <R 𝑧)))
Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴

Proof of Theorem supsr
Dummy variables 𝑤 𝑣 𝑢 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 n0 4314 . . 3 (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑢 𝑢𝐴)
2 ltrelsr 10479 . . . . . . . . . . . . 13 <R ⊆ (R × R)
32brel 5616 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 <R 𝑥 → (𝑦R𝑥R))
43simpld 495 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 <R 𝑥𝑦R)
54ralimi 3165 . . . . . . . . . 10 (∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥 → ∀𝑦𝐴 𝑦R)
6 dfss3 3960 . . . . . . . . . 10 (𝐴R ↔ ∀𝑦𝐴 𝑦R)
75, 6sylibr 235 . . . . . . . . 9 (∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥𝐴R)
87sseld 3970 . . . . . . . 8 (∀𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥 → (𝑢𝐴𝑢R))
98rexlimivw 3287 . . . . . . 7 (∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥 → (𝑢𝐴𝑢R))
109impcom 408 . . . . . 6 ((𝑢𝐴 ∧ ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → 𝑢R)
11 eleq1 2905 . . . . . . . . 9 (𝑢 = if(𝑢R, 𝑢, 1R) → (𝑢𝐴 ↔ if(𝑢R, 𝑢, 1R) ∈ 𝐴))
1211anbi1d 629 . . . . . . . 8 (𝑢 = if(𝑢R, 𝑢, 1R) → ((𝑢𝐴 ∧ ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) ↔ (if(𝑢R, 𝑢, 1R) ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥)))
1312imbi1d 343 . . . . . . 7 (𝑢 = if(𝑢R, 𝑢, 1R) → (((𝑢𝐴 ∧ ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → ∃𝑥R (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 <R 𝑦 ∧ ∀𝑦R (𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 <R 𝑧))) ↔ ((if(𝑢R, 𝑢, 1R) ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → ∃𝑥R (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 <R 𝑦 ∧ ∀𝑦R (𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 <R 𝑧)))))
14 opeq1 4802 . . . . . . . . . . . 12 (𝑣 = 𝑤 → ⟨𝑣, 1P⟩ = ⟨𝑤, 1P⟩)
1514eceq1d 8318 . . . . . . . . . . 11 (𝑣 = 𝑤 → [⟨𝑣, 1P⟩] ~R = [⟨𝑤, 1P⟩] ~R )
1615oveq2d 7164 . . . . . . . . . 10 (𝑣 = 𝑤 → (if(𝑢R, 𝑢, 1R) +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) = (if(𝑢R, 𝑢, 1R) +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ))
1716eleq1d 2902 . . . . . . . . 9 (𝑣 = 𝑤 → ((if(𝑢R, 𝑢, 1R) +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴 ↔ (if(𝑢R, 𝑢, 1R) +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴))
1817cbvabv 2894 . . . . . . . 8 {𝑣 ∣ (if(𝑢R, 𝑢, 1R) +R [⟨𝑣, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴} = {𝑤 ∣ (if(𝑢R, 𝑢, 1R) +R [⟨𝑤, 1P⟩] ~R ) ∈ 𝐴}
19 1sr 10492 . . . . . . . . 9 1RR
2019elimel 4537 . . . . . . . 8 if(𝑢R, 𝑢, 1R) ∈ R
2118, 20supsrlem 10522 . . . . . . 7 ((if(𝑢R, 𝑢, 1R) ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → ∃𝑥R (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 <R 𝑦 ∧ ∀𝑦R (𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 <R 𝑧)))
2213, 21dedth 4526 . . . . . 6 (𝑢R → ((𝑢𝐴 ∧ ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → ∃𝑥R (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 <R 𝑦 ∧ ∀𝑦R (𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 <R 𝑧))))
2310, 22mpcom 38 . . . . 5 ((𝑢𝐴 ∧ ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → ∃𝑥R (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 <R 𝑦 ∧ ∀𝑦R (𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 <R 𝑧)))
2423ex 413 . . . 4 (𝑢𝐴 → (∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑥R (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 <R 𝑦 ∧ ∀𝑦R (𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 <R 𝑧))))
2524exlimiv 1924 . . 3 (∃𝑢 𝑢𝐴 → (∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑥R (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 <R 𝑦 ∧ ∀𝑦R (𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 <R 𝑧))))
261, 25sylbi 218 . 2 (𝐴 ≠ ∅ → (∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑥R (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 <R 𝑦 ∧ ∀𝑦R (𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 <R 𝑧))))
2726imp 407 1 ((𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥R𝑦𝐴 𝑦 <R 𝑥) → ∃𝑥R (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥 <R 𝑦 ∧ ∀𝑦R (𝑦 <R 𝑥 → ∃𝑧𝐴 𝑦 <R 𝑧)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 396   = wceq 1530  wex 1773  wcel 2107  {cab 2804  wne 3021  wral 3143  wrex 3144  wss 3940  c0 4295  ifcif 4470  cop 4570   class class class wbr 5063  (class class class)co 7148  [cec 8277  1Pc1p 10271   ~R cer 10275  Rcnr 10276  1Rc1r 10278   +R cplr 10280   <R cltr 10282
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1904  ax-6 1963  ax-7 2008  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2153  ax-12 2169  ax-ext 2798  ax-sep 5200  ax-nul 5207  ax-pow 5263  ax-pr 5326  ax-un 7451  ax-inf2 9093
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 844  df-3or 1082  df-3an 1083  df-tru 1533  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2620  df-eu 2652  df-clab 2805  df-cleq 2819  df-clel 2898  df-nfc 2968  df-ne 3022  df-ral 3148  df-rex 3149  df-reu 3150  df-rmo 3151  df-rab 3152  df-v 3502  df-sbc 3777  df-csb 3888  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3956  df-pss 3958  df-nul 4296  df-if 4471  df-pw 4544  df-sn 4565  df-pr 4567  df-tp 4569  df-op 4571  df-uni 4838  df-int 4875  df-iun 4919  df-br 5064  df-opab 5126  df-mpt 5144  df-tr 5170  df-id 5459  df-eprel 5464  df-po 5473  df-so 5474  df-fr 5513  df-we 5515  df-xp 5560  df-rel 5561  df-cnv 5562  df-co 5563  df-dm 5564  df-rn 5565  df-res 5566  df-ima 5567  df-pred 6146  df-ord 6192  df-on 6193  df-lim 6194  df-suc 6195  df-iota 6312  df-fun 6354  df-fn 6355  df-f 6356  df-f1 6357  df-fo 6358  df-f1o 6359  df-fv 6360  df-ov 7151  df-oprab 7152  df-mpo 7153  df-om 7569  df-1st 7680  df-2nd 7681  df-wrecs 7938  df-recs 7999  df-rdg 8037  df-1o 8093  df-oadd 8097  df-omul 8098  df-er 8279  df-ec 8281  df-qs 8285  df-ni 10283  df-pli 10284  df-mi 10285  df-lti 10286  df-plpq 10319  df-mpq 10320  df-ltpq 10321  df-enq 10322  df-nq 10323  df-erq 10324  df-plq 10325  df-mq 10326  df-1nq 10327  df-rq 10328  df-ltnq 10329  df-np 10392  df-1p 10393  df-plp 10394  df-mp 10395  df-ltp 10396  df-enr 10466  df-nr 10467  df-plr 10468  df-mr 10469  df-ltr 10470  df-0r 10471  df-1r 10472  df-m1r 10473
This theorem is referenced by:  axpre-sup  10580
  Copyright terms: Public domain W3C validator