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

Theorem supxrun 13354
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 4199 . . . 4 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ↔ (𝐴𝐵) ⊆ ℝ*)
21biimpi 216 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) → (𝐴𝐵) ⊆ ℝ*)
323adant3 1131 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝐴𝐵) ⊆ ℝ*)
4 supxrcl 13353 . . 3 (𝐵 ⊆ ℝ* → sup(𝐵, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
543ad2ant2 1133 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → sup(𝐵, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
6 elun 4162 . . . 4 (𝑥 ∈ (𝐴𝐵) ↔ (𝑥𝐴𝑥𝐵))
7 xrltso 13179 . . . . . . . . 9 < Or ℝ*
87a1i 11 . . . . . . . 8 (𝐴 ⊆ ℝ* → < Or ℝ*)
9 xrsupss 13347 . . . . . . . 8 (𝐴 ⊆ ℝ* → ∃𝑦 ∈ ℝ* (∀𝑧𝐴 ¬ 𝑦 < 𝑧 ∧ ∀𝑧 ∈ ℝ* (𝑧 < 𝑦 → ∃𝑤𝐴 𝑧 < 𝑤)))
108, 9supub 9496 . . . . . . 7 (𝐴 ⊆ ℝ* → (𝑥𝐴 → ¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥))
11103ad2ant1 1132 . . . . . 6 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝑥𝐴 → ¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥))
12 supxrcl 13353 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 ⊆ ℝ* → sup(𝐴, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
1312ad2antrr 726 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥𝐴) → sup(𝐴, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
144ad2antlr 727 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥𝐴) → sup(𝐵, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
15 ssel2 3989 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ*)
1615adantlr 715 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ*)
17 xrlelttr 13194 . . . . . . . . . . . 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 1370 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥𝐴) → ((sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < ) ∧ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥) → sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥))
1918expdimp 452 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥𝐴) ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥 → sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥))
2019con3d 152 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ*) ∧ 𝑥𝐴) ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (¬ sup(𝐴, ℝ*, < ) < 𝑥 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
2120exp41 434 . . . . . . . 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 1110 . . . . . 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 13347 . . . . . . 7 (𝐵 ⊆ ℝ* → ∃𝑦 ∈ ℝ* (∀𝑧𝐵 ¬ 𝑦 < 𝑧 ∧ ∀𝑧 ∈ ℝ* (𝑧 < 𝑦 → ∃𝑤𝐵 𝑧 < 𝑤)))
2725, 26supub 9496 . . . . . 6 (𝐵 ⊆ ℝ* → (𝑥𝐵 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
28273ad2ant2 1133 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝑥𝐵 → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
2924, 28jaod 859 . . . 4 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → ((𝑥𝐴𝑥𝐵) → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
306, 29biimtrid 242 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → (𝑥 ∈ (𝐴𝐵) → ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥))
3130ralrimiv 3142 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∀𝑥 ∈ (𝐴𝐵) ¬ sup(𝐵, ℝ*, < ) < 𝑥)
32 rexr 11304 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ*)
33 xrsupss 13347 . . . . . . . 8 (𝐵 ⊆ ℝ* → ∃𝑥 ∈ ℝ* (∀𝑧𝐵 ¬ 𝑥 < 𝑧 ∧ ∀𝑧 ∈ ℝ* (𝑧 < 𝑥 → ∃𝑦𝐵 𝑧 < 𝑦)))
3425, 33suplub 9497 . . . . . . 7 (𝐵 ⊆ ℝ* → ((𝑥 ∈ ℝ*𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∃𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦))
3532, 34sylani 604 . . . . . 6 (𝐵 ⊆ ℝ* → ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∃𝑦𝐵 𝑥 < 𝑦))
36 elun2 4192 . . . . . . . 8 (𝑦𝐵𝑦 ∈ (𝐴𝐵))
3736anim1i 615 . . . . . . 7 ((𝑦𝐵𝑥 < 𝑦) → (𝑦 ∈ (𝐴𝐵) ∧ 𝑥 < 𝑦))
3837reximi2 3076 . . . . . 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 415 . . . 4 (𝐵 ⊆ ℝ* → (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < ) → ∃𝑦 ∈ (𝐴𝐵)𝑥 < 𝑦)))
4140ralrimiv 3142 . . 3 (𝐵 ⊆ ℝ* → ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < ) → ∃𝑦 ∈ (𝐴𝐵)𝑥 < 𝑦))
42413ad2ant2 1133 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ*𝐵 ⊆ ℝ* ∧ sup(𝐴, ℝ*, < ) ≤ sup(𝐵, ℝ*, < )) → ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑥 < sup(𝐵, ℝ*, < ) → ∃𝑦 ∈ (𝐴𝐵)𝑥 < 𝑦))
43 supxr 13351 . 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 839 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 395  wo 847  w3a 1086   = wceq 1536  wcel 2105  wral 3058  wrex 3067  cun 3960  wss 3962   class class class wbr 5147   Or wor 5595  supcsup 9477  cr 11151  *cxr 11291   < clt 11292  cle 11293
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1791  ax-4 1805  ax-5 1907  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2138  ax-11 2154  ax-12 2174  ax-ext 2705  ax-sep 5301  ax-nul 5311  ax-pow 5370  ax-pr 5437  ax-un 7753  ax-cnex 11208  ax-resscn 11209  ax-1cn 11210  ax-icn 11211  ax-addcl 11212  ax-addrcl 11213  ax-mulcl 11214  ax-mulrcl 11215  ax-mulcom 11216  ax-addass 11217  ax-mulass 11218  ax-distr 11219  ax-i2m1 11220  ax-1ne0 11221  ax-1rid 11222  ax-rnegex 11223  ax-rrecex 11224  ax-cnre 11225  ax-pre-lttri 11226  ax-pre-lttrn 11227  ax-pre-ltadd 11228  ax-pre-mulgt0 11229  ax-pre-sup 11230
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1539  df-fal 1549  df-ex 1776  df-nf 1780  df-sb 2062  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2726  df-clel 2813  df-nfc 2889  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3433  df-v 3479  df-sbc 3791  df-csb 3908  df-dif 3965  df-un 3967  df-in 3969  df-ss 3979  df-nul 4339  df-if 4531  df-pw 4606  df-sn 4631  df-pr 4633  df-op 4637  df-uni 4912  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-id 5582  df-po 5596  df-so 5597  df-xp 5694  df-rel 5695  df-cnv 5696  df-co 5697  df-dm 5698  df-rn 5699  df-res 5700  df-ima 5701  df-iota 6515  df-fun 6564  df-fn 6565  df-f 6566  df-f1 6567  df-fo 6568  df-f1o 6569  df-fv 6570  df-riota 7387  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-er 8743  df-en 8984  df-dom 8985  df-sdom 8986  df-sup 9479  df-pnf 11294  df-mnf 11295  df-xr 11296  df-ltxr 11297  df-le 11298  df-sub 11491  df-neg 11492
This theorem is referenced by:  supxrmnf  13355  xpsdsval  24406
  Copyright terms: Public domain W3C validator