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

Theorem supxrun 12364
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((𝐴𝐵), 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 3986 . . . 4 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ↔ (𝐴𝐵) ⊆ ℝ*)
21biimpi 207 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) → (𝐴𝐵) ⊆ ℝ*)
323adant3 1155 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝐴𝐵) ⊆ ℝ*)
4 supxrcl 12363 . . 3 (𝐵 ⊆ ℝ* → sup(𝐵, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
543ad2ant2 1157 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → sup(𝐵, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
6 elun 3952 . . . 4 (𝑥 ∈ (𝐴𝐵) ↔ (𝑥𝐴𝑥𝐵))
7 xrltso 12190 . . . . . . . . 9 < Or ℝ*
87a1i 11 . . . . . . . 8 (𝐴 ⊆ ℝ* → < Or ℝ*)
9 xrsupss 12357 . . . . . . . 8 (𝐴 ⊆ ℝ* → ∃𝑦 ∈ ℝ* (∀𝑧𝐴 ¬ 𝑦 < 𝑧 ∧ ∀𝑧 ∈ ℝ* (𝑧 < 𝑦 → ∃𝑤𝐴 𝑧 < 𝑤)))
108, 9supub 8604 . . . . . . 7 (𝐴 ⊆ ℝ* → (𝑥𝐴 → ¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥))
11103ad2ant1 1156 . . . . . 6 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝑥𝐴 → ¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥))
12 supxrcl 12363 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 ⊆ ℝ* → sup(𝐴, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
1312ad2antrr 708 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥𝐴) → sup(𝐴, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
144ad2antlr 709 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥𝐴) → sup(𝐵, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
15 ssel2 3793 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ*)
1615adantlr 697 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ*)
17 xrlelttr 12205 . . . . . . . . . . . 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 1483 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥𝐴) → ((sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < ) ∧ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥) → sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥))
1918expdimp 442 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥𝐴) ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥 → sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥))
2019con3d 149 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥𝐴) ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
2120exp41 423 . . . . . . . 8 (𝐴 ⊆ ℝ* → (𝐵 ⊆ ℝ* → (𝑥𝐴 → (sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < ) → (¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥)))))
2221com34 91 . . . . . . 7 (𝐴 ⊆ ℝ* → (𝐵 ⊆ ℝ* → (sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < ) → (𝑥𝐴 → (¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥)))))
23223imp 1130 . . . . . 6 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝑥𝐴 → (¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥)))
2411, 23mpdd 43 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝑥𝐴 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
257a1i 11 . . . . . . 7 (𝐵 ⊆ ℝ* → < Or ℝ*)
26 xrsupss 12357 . . . . . . 7 (𝐵 ⊆ ℝ* → ∃𝑦 ∈ ℝ* (∀𝑧𝐵 ¬ 𝑦 < 𝑧 ∧ ∀𝑧 ∈ ℝ* (𝑧 < 𝑦 → ∃𝑤𝐵 𝑧 < 𝑤)))
2725, 26supub 8604 . . . . . 6 (𝐵 ⊆ ℝ* → (𝑥𝐵 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
28273ad2ant2 1157 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝑥𝐵 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
2924, 28jaod 877 . . . 4 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → ((𝑥𝐴𝑥𝐵) → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
306, 29syl5bi 233 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝑥 ∈ (𝐴𝐵) → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
3130ralrimiv 3153 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∀𝑥 ∈ (𝐴𝐵) ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥)
32 rexr 10370 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ*)
33 xrsupss 12357 . . . . . . . 8 (𝐵 ⊆ ℝ* → ∃𝑥 ∈ ℝ* (∀𝑧𝐵 ¬ 𝑥 < 𝑧 ∧ ∀𝑧 ∈ ℝ* (𝑧 < 𝑥 → ∃𝑦𝐵 𝑧 < 𝑦)))
3425, 33suplub 8605 . . . . . . 7 (𝐵 ⊆ ℝ* → ((𝑥 ∈ ℝ*𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∃𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦))
3532, 34sylani 593 . . . . . 6 (𝐵 ⊆ ℝ* → ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∃𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦))
36 elun2 3980 . . . . . . . 8 (𝑦𝐵𝑦 ∈ (𝐴𝐵))
3736anim1i 604 . . . . . . 7 ((𝑦𝐵𝑥 < 𝑦) → (𝑦 ∈ (𝐴𝐵) ∧ 𝑥 < 𝑦))
3837reximi2 3197 . . . . . 6 (∃𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦 → ∃𝑦 ∈ (𝐴𝐵)𝑥 < 𝑦)
3935, 38syl6 35 . . . . 5 (𝐵 ⊆ ℝ* → ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∃𝑦 ∈ (𝐴𝐵)𝑥 < 𝑦))
4039expd 402 . . . 4 (𝐵 ⊆ ℝ* → (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < ) → ∃𝑦 ∈ (𝐴𝐵)𝑥 < 𝑦)))
4140ralrimiv 3153 . . 3 (𝐵 ⊆ ℝ* → ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < ) → ∃𝑦 ∈ (𝐴𝐵)𝑥 < 𝑦))
42413ad2ant2 1157 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < ) → ∃𝑦 ∈ (𝐴𝐵)𝑥 < 𝑦))
43 supxr 12361 . 2 ((((𝐴𝐵) ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐵, ℝ*, < ) ∈ ℝ*) ∧ (∀𝑥 ∈ (𝐴𝐵) ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < ) → ∃𝑦 ∈ (𝐴𝐵)𝑥 < 𝑦))) → sup((𝐴𝐵), ℝ*, < ) = sup(𝐵, ℝ*, < ))
443, 5, 31, 42, 43syl22anc 858 1 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → sup((𝐴𝐵), ℝ*, < ) = sup(𝐵, ℝ*, < ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 384  wo 865  w3a 1100   = wceq 1637  wcel 2156  wral 3096  wrex 3097  cun 3767  wss 3769   class class class wbr 4844   Or wor 5231  supcsup 8585  cr 10220  *cxr 10358   < clt 10359  cle 10360
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1877  ax-4 1894  ax-5 2001  ax-6 2068  ax-7 2104  ax-8 2158  ax-9 2165  ax-10 2185  ax-11 2201  ax-12 2214  ax-13 2420  ax-ext 2784  ax-sep 4975  ax-nul 4983  ax-pow 5035  ax-pr 5096  ax-un 7179  ax-cnex 10277  ax-resscn 10278  ax-1cn 10279  ax-icn 10280  ax-addcl 10281  ax-addrcl 10282  ax-mulcl 10283  ax-mulrcl 10284  ax-mulcom 10285  ax-addass 10286  ax-mulass 10287  ax-distr 10288  ax-i2m1 10289  ax-1ne0 10290  ax-1rid 10291  ax-rnegex 10292  ax-rrecex 10293  ax-cnre 10294  ax-pre-lttri 10295  ax-pre-lttrn 10296  ax-pre-ltadd 10297  ax-pre-mulgt0 10298  ax-pre-sup 10299
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 866  df-3or 1101  df-3an 1102  df-tru 1641  df-ex 1860  df-nf 1864  df-sb 2061  df-eu 2634  df-mo 2635  df-clab 2793  df-cleq 2799  df-clel 2802  df-nfc 2937  df-ne 2979  df-nel 3082  df-ral 3101  df-rex 3102  df-reu 3103  df-rmo 3104  df-rab 3105  df-v 3393  df-sbc 3634  df-csb 3729  df-dif 3772  df-un 3774  df-in 3776  df-ss 3783  df-nul 4117  df-if 4280  df-pw 4353  df-sn 4371  df-pr 4373  df-op 4377  df-uni 4631  df-br 4845  df-opab 4907  df-mpt 4924  df-id 5219  df-po 5232  df-so 5233  df-xp 5317  df-rel 5318  df-cnv 5319  df-co 5320  df-dm 5321  df-rn 5322  df-res 5323  df-ima 5324  df-iota 6064  df-fun 6103  df-fn 6104  df-f 6105  df-f1 6106  df-fo 6107  df-f1o 6108  df-fv 6109  df-riota 6835  df-ov 6877  df-oprab 6878  df-mpt2 6879  df-er 7979  df-en 8193  df-dom 8194  df-sdom 8195  df-sup 8587  df-pnf 10361  df-mnf 10362  df-xr 10363  df-ltxr 10364  df-le 10365  df-sub 10553  df-neg 10554
This theorem is referenced by:  supxrmnf  12365  xpsdsval  22399
  Copyright terms: Public domain W3C validator