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

Theorem supxrun 13473
Description: The supremum of the union of two sets of extended reals equals the largest of their suprema. (Contributed by NM, 19-Jan-2006.)
Assertion
Ref Expression
supxrun ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → sup((𝐴 ∪ 𝐵), ℝ*, < ) = sup(𝐵, ℝ*, < ))

Proof of Theorem supxrun
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 unss 4191 . . . 4 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ*) ↔ (𝐴 ∪ 𝐵) ⊆ ℝ*)
21biimpi 219 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ*) → (𝐴 ∪ 𝐵) ⊆ ℝ*)
323adant3 1150 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝐴 ∪ 𝐵) ⊆ ℝ*)
4 supxrcl 13472 . . 3 (𝐵 ⊆ ℝ* → sup(𝐵, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
543ad2ant2 1152 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → sup(𝐵, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
6 elun 4155 . . . 4 (𝑥 ∈ (𝐴 ∪ 𝐵) ↔ (𝑥 ∈ 𝐴 ∨ 𝑥 ∈ 𝐵))
7 xrltso 13297 . . . . . . . . 9 < Or ℝ*
87a1i 11 . . . . . . . 8 (𝐴 ⊆ ℝ* → < Or ℝ*)
9 xrsupss 13466 . . . . . . . 8 (𝐴 ⊆ ℝ* → ∃𝑦 ∈ ℝ* (∀𝑧 ∈ 𝐴 ¬ 𝑦 < 𝑧 ∧ ∀𝑧 ∈ ℝ* (𝑧 < 𝑦 → ∃𝑤 ∈ 𝐴 𝑧 < 𝑤)))
108, 9supub 9478 . . . . . . 7 (𝐴 ⊆ ℝ* → (𝑥 ∈ 𝐴 → ¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥))
11103ad2ant1 1151 . . . . . 6 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝑥 ∈ 𝐴 → ¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥))
12 supxrcl 13472 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 ⊆ ℝ* → sup(𝐴, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
1312ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → sup(𝐴, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
144ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → sup(𝐵, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
15 ssel2 3908 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ*)
1615adantlr 728 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ*)
17 xrlelttr 13312 . . . . . . . . . . . 12 ((sup(𝐴, ℝ*, < ) ∈ ℝ* ∧ sup(𝐵, ℝ*, < ) ∈ ℝ* ∧ 𝑥 ∈ ℝ*) → ((sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < ) ∧ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥) → sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥))
1813, 14, 16, 17syl3anc 1399 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ((sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < ) ∧ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥) → sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥))
1918expdimp 458 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥 → sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥))
2019con3d 153 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
2120exp41 440 . . . . . . . 8 (𝐴 ⊆ ℝ* → (𝐵 ⊆ ℝ* → (𝑥 ∈ 𝐴 → (sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < ) → (¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥)))))
2221com34 92 . . . . . . 7 (𝐴 ⊆ ℝ* → (𝐵 ⊆ ℝ* → (sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < ) → (𝑥 ∈ 𝐴 → (¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥)))))
23223imp 1128 . . . . . 6 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝑥 ∈ 𝐴 → (¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥)))
2411, 23mpdd 44 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝑥 ∈ 𝐴 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
257a1i 11 . . . . . . 7 (𝐵 ⊆ ℝ* → < Or ℝ*)
26 xrsupss 13466 . . . . . . 7 (𝐵 ⊆ ℝ* → ∃𝑦 ∈ ℝ* (∀𝑧 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦 < 𝑧 ∧ ∀𝑧 ∈ ℝ* (𝑧 < 𝑦 → ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝑧 < 𝑤)))
2725, 26supub 9478 . . . . . 6 (𝐵 ⊆ ℝ* → (𝑥 ∈ 𝐵 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
28273ad2ant2 1152 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝑥 ∈ 𝐵 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
2924, 28jaod 873 . . . 4 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → ((𝑥 ∈ 𝐴 ∨ 𝑥 ∈ 𝐵) → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
306, 29biimtrid 245 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝑥 ∈ (𝐴 ∪ 𝐵) → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
3130ralrimiv 3157 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∀𝑥 ∈ (𝐴 ∪ 𝐵) ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥)
32 rexr 11382 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ*)
33 xrsupss 13466 . . . . . . . 8 (𝐵 ⊆ ℝ* → ∃𝑥 ∈ ℝ* (∀𝑧 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥 < 𝑧 ∧ ∀𝑧 ∈ ℝ* (𝑧 < 𝑥 → ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝑧 < 𝑦)))
3425, 33suplub 9479 . . . . . . 7 (𝐵 ⊆ ℝ* → ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ 𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝑥 < 𝑦))
3532, 34sylani 616 . . . . . 6 (𝐵 ⊆ ℝ* → ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝑥 < 𝑦))
36 elun2 4184 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑦 ∈ (𝐴 ∪ 𝐵))
3736anim1i 627 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑥 < 𝑦) → (𝑦 ∈ (𝐴 ∪ 𝐵) ∧ 𝑥 < 𝑦))
3837reximi2 3099 . . . . . 6 (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝑥 < 𝑦 → ∃𝑦 ∈ (𝐴 ∪ 𝐵)𝑥 < 𝑦)
3935, 38syl6 36 . . . . 5 (𝐵 ⊆ ℝ* → ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∃𝑦 ∈ (𝐴 ∪ 𝐵)𝑥 < 𝑦))
4039expd 421 . . . 4 (𝐵 ⊆ ℝ* → (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < ) → ∃𝑦 ∈ (𝐴 ∪ 𝐵)𝑥 < 𝑦)))
4140ralrimiv 3157 . . 3 (𝐵 ⊆ ℝ* → ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < ) → ∃𝑦 ∈ (𝐴 ∪ 𝐵)𝑥 < 𝑦))
42413ad2ant2 1152 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < ) → ∃𝑦 ∈ (𝐴 ∪ 𝐵)𝑥 < 𝑦))
43 supxr 13470 . 2 ((((𝐴 ∪ 𝐵) ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐵, ℝ*, < ) ∈ ℝ*) ∧ (∀𝑥 ∈ (𝐴 ∪ 𝐵) ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < ) → ∃𝑦 ∈ (𝐴 ∪ 𝐵)𝑥 < 𝑦))) → sup((𝐴 ∪ 𝐵), ℝ*, < ) = sup(𝐵, ℝ*, < ))
443, 5, 31, 42, 43syl22anc 852 1 ((𝐴 ⊆ ℝ* ∧ 𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → sup((𝐴 ∪ 𝐵), ℝ*, < ) = sup(𝐵, ℝ*, < ))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080  ∃wrex 3090   ⊆ wss 3900   ∪ cun 4152   class class class wbr 5106   Or wor 5562  supcsup 9459  ℝcr 11226  ℝ*cxr 11369   < clt 11370   ≤ cle 11371
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304  ax-pre-sup 11305
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-id 5550  df-po 5563  df-so 5564  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-er 8745  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-sup 9461  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571
This theorem is used by:  supxrmnf  13474  xpsdsval  24730
  Copyright terms: Public domain W3C validator