Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  uzublem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem uzublem 46440
Description: A set of reals, indexed by upper integers, is bound if and only if any upper part is bound. (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Oct-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
uzublem.1 Ⅎ𝑗𝜑
uzublem.2 Ⅎ𝑗𝑋
uzublem.3 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
uzublem.4 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
uzublem.5 (𝜑 → 𝑌 ∈ ℝ)
uzublem.6 𝑊 = sup(ran (𝑗 ∈ (𝑀...𝐾) ↦ 𝐵), ℝ, < )
uzublem.7 𝑋 = if(𝑊 ≤ 𝑌, 𝑌, 𝑊)
uzublem.8 (𝜑 → 𝐾 ∈ 𝑍)
uzublem.9 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → 𝐵 ∈ ℝ)
uzublem.10 (𝜑 → ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝐾)𝐵 ≤ 𝑌)
Assertion
Ref Expression
uzublem (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝑍 𝐵 ≤ 𝑥)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐵   𝑗,𝐾   𝑗,𝑀   𝑥,𝑋   𝑥,𝑍   𝑥,𝑗
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥, 𝑗)   𝐵(𝑗)   𝐾(𝑥)   𝑀(𝑥)   𝑊(𝑥, 𝑗)   𝑋(𝑗)   𝑌(𝑥, 𝑗)   𝑍(𝑗)

Proof of Theorem uzublem
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 uzublem.7 . . 3 𝑋 = if(𝑊 ≤ 𝑌, 𝑌, 𝑊)
2 uzublem.5 . . . 4 (𝜑 → 𝑌 ∈ ℝ)
3 uzublem.6 . . . . . 6 𝑊 = sup(ran (𝑗 ∈ (𝑀...𝐾) ↦ 𝐵), ℝ, < )
43a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → 𝑊 = sup(ran (𝑗 ∈ (𝑀...𝐾) ↦ 𝐵), ℝ, < ))
5 uzublem.1 . . . . . 6 Ⅎ𝑗𝜑
6 ltso 11390 . . . . . . 7 < Or ℝ
76a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → < Or ℝ)
8 fzfid 14116 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑀...𝐾) ∈ Fin)
9 uzublem.3 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
10 uzublem.8 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐾 ∈ 𝑍)
11 uzublem.4 . . . . . . . . . 10 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
1211eluzelz2 46413 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ 𝑍 → 𝐾 ∈ ℤ)
1310, 12syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℤ)
149zred 12803 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℝ)
1514leidd 11882 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑀 ≤ 𝑀)
1610, 11eleqtrdi 2870 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
17 eluzle 12978 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ≤ 𝐾)
1816, 17syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑀 ≤ 𝐾)
199, 13, 9, 15, 18elfzd 13647 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑀 ∈ (𝑀...𝐾))
2019ne0d 4287 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑀...𝐾) ≠ ∅)
21 fzssuz 13699 . . . . . . . . 9 (𝑀...𝐾) ⊆ (ℤ≥‘𝑀)
2211eqcomi 2769 . . . . . . . . 9 (ℤ≥‘𝑀) = 𝑍
2321, 22sseqtri 3956 . . . . . . . 8 (𝑀...𝐾) ⊆ 𝑍
24 id 23 . . . . . . . 8 (𝑗 ∈ (𝑀...𝐾) → 𝑗 ∈ (𝑀...𝐾))
2523, 24sselid 3906 . . . . . . 7 (𝑗 ∈ (𝑀...𝐾) → 𝑗 ∈ 𝑍)
26 uzublem.9 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → 𝐵 ∈ ℝ)
2725, 26sylan2 605 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (𝑀...𝐾)) → 𝐵 ∈ ℝ)
285, 7, 8, 20, 27fisupclrnmpt 46409 . . . . 5 (𝜑 → sup(ran (𝑗 ∈ (𝑀...𝐾) ↦ 𝐵), ℝ, < ) ∈ ℝ)
294, 28eqeltrd 2860 . . . 4 (𝜑 → 𝑊 ∈ ℝ)
302, 29ifcld 4528 . . 3 (𝜑 → if(𝑊 ≤ 𝑌, 𝑌, 𝑊) ∈ ℝ)
311, 30eqeltrid 2864 . 2 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
3226adantr 486 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝐵 ∈ ℝ)
332ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝑌 ∈ ℝ)
3431ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝑋 ∈ ℝ)
35 uzublem.10 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝐾)𝐵 ≤ 𝑌)
3635ad2antrr 739 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝐾)𝐵 ≤ 𝑌)
37 eqid 2760 . . . . . . . 8 (ℤ≥‘𝐾) = (ℤ≥‘𝐾)
3813ad2antrr 739 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝐾 ∈ ℤ)
3911eluzelz2 46413 . . . . . . . . 9 (𝑗 ∈ 𝑍 → 𝑗 ∈ ℤ)
4039ad2antlr 740 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝑗 ∈ ℤ)
41 simpr 490 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝐾 ≤ 𝑗)
4237, 38, 40, 41eluzd 46419 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝐾))
43 rspa 3251 . . . . . . 7 ((∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝐾)𝐵 ≤ 𝑌 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝐾)) → 𝐵 ≤ 𝑌)
4436, 42, 43syl2anc 596 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝐵 ≤ 𝑌)
45 max2 13317 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ ℝ ∧ 𝑌 ∈ ℝ) → 𝑌 ≤ if(𝑊 ≤ 𝑌, 𝑌, 𝑊))
4629, 2, 45syl2anc 596 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑌 ≤ if(𝑊 ≤ 𝑌, 𝑌, 𝑊))
4746, 1breqtrrdi 5146 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑌 ≤ 𝑋)
4847ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝑌 ≤ 𝑋)
4932, 33, 34, 44, 48letrd 11467 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝐵 ≤ 𝑋)
50 simpr 490 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ ¬ 𝐾 ≤ 𝑗) → ¬ 𝐾 ≤ 𝑗)
51 uzssre 12987 . . . . . . . . . . 11 (ℤ≥‘𝑀) ⊆ ℝ
5211, 51eqsstri 3954 . . . . . . . . . 10 𝑍 ⊆ ℝ
5352sseli 3904 . . . . . . . . 9 (𝑗 ∈ 𝑍 → 𝑗 ∈ ℝ)
5453ad2antlr 740 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ ¬ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝑗 ∈ ℝ)
5552, 10sselid 3906 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℝ)
5655ad2antrr 739 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ ¬ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝐾 ∈ ℝ)
5754, 56ltnled 11457 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ ¬ 𝐾 ≤ 𝑗) → (𝑗 < 𝐾 ↔ ¬ 𝐾 ≤ 𝑗))
5850, 57mpbird 260 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ ¬ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝑗 < 𝐾)
5926adantr 486 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝐵 ∈ ℝ)
603, 29eqeltrrid 2865 . . . . . . . . 9 (𝜑 → sup(ran (𝑗 ∈ (𝑀...𝐾) ↦ 𝐵), ℝ, < ) ∈ ℝ)
613, 60eqeltrid 2864 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑊 ∈ ℝ)
6261ad2antrr 739 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑊 ∈ ℝ)
632, 61ifcld 4528 . . . . . . . . 9 (𝜑 → if(𝑊 ≤ 𝑌, 𝑌, 𝑊) ∈ ℝ)
641, 63eqeltrid 2864 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
6564ad2antrr 739 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑋 ∈ ℝ)
66 simpll 779 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝜑)
679ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑀 ∈ ℤ)
6813ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝐾 ∈ ℤ)
6911eleq2i 2852 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 ∈ 𝑍 ↔ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
7069biimpi 219 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ 𝑍 → 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
7170ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
72 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑗 < 𝐾)
7371, 68, 72elfzod 13797 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑗 ∈ (𝑀..^𝐾))
74 elfzouz 13798 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ (𝑀..^𝐾) → 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
7574, 22eleqtrdi 2870 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ (𝑀..^𝐾) → 𝑗 ∈ 𝑍)
7673, 75, 393syl 19 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑗 ∈ ℤ)
77 eluzle 12978 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ≤ 𝑗)
7870, 77syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ 𝑍 → 𝑀 ≤ 𝑗)
7978ad2antlr 740 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑀 ≤ 𝑗)
8073, 75, 533syl 19 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑗 ∈ ℝ)
8155ad2antrr 739 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝐾 ∈ ℝ)
8280, 81, 72ltled 11458 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑗 ≤ 𝐾)
8367, 68, 76, 79, 82elfzd 13647 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑗 ∈ (𝑀...𝐾))
845, 27ralrimia 3261 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ∀𝑗 ∈ (𝑀...𝐾)𝐵 ∈ ℝ)
85 fimaxre3 12263 . . . . . . . . . . 11 (((𝑀...𝐾) ∈ Fin ∧ ∀𝑗 ∈ (𝑀...𝐾)𝐵 ∈ ℝ) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ (𝑀...𝐾)𝐵 ≤ 𝑦)
868, 84, 85syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ (𝑀...𝐾)𝐵 ≤ 𝑦)
875, 27, 86suprubrnmpt 46265 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (𝑀...𝐾)) → 𝐵 ≤ sup(ran (𝑗 ∈ (𝑀...𝐾) ↦ 𝐵), ℝ, < ))
8866, 83, 87syl2anc 596 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝐵 ≤ sup(ran (𝑗 ∈ (𝑀...𝐾) ↦ 𝐵), ℝ, < ))
8988, 3breqtrrdi 5146 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝐵 ≤ 𝑊)
90 max1 13315 . . . . . . . . . 10 ((𝑊 ∈ ℝ ∧ 𝑌 ∈ ℝ) → 𝑊 ≤ if(𝑊 ≤ 𝑌, 𝑌, 𝑊))
9129, 2, 90syl2anc 596 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑊 ≤ if(𝑊 ≤ 𝑌, 𝑌, 𝑊))
9291, 1breqtrrdi 5146 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑊 ≤ 𝑋)
9392ad2antrr 739 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑊 ≤ 𝑋)
9459, 62, 65, 89, 93letrd 11467 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝐵 ≤ 𝑋)
9558, 94syldan 603 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ ¬ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝐵 ≤ 𝑋)
9649, 95pm2.61dan 825 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → 𝐵 ≤ 𝑋)
9796ex 418 . . 3 (𝜑 → (𝑗 ∈ 𝑍 → 𝐵 ≤ 𝑋))
985, 97ralrimi 3260 . 2 (𝜑 → ∀𝑗 ∈ 𝑍 𝐵 ≤ 𝑋)
99 nfv 1946 . . 3 Ⅎ𝑥∀𝑗 ∈ 𝑍 𝐵 ≤ 𝑋
100 nfcv 2922 . . . . 5 Ⅎ𝑗𝑥
101 uzublem.2 . . . . 5 Ⅎ𝑗𝑋
102100, 101nfeq 2935 . . . 4 Ⅎ𝑗 𝑥 = 𝑋
103 breq2 5106 . . . 4 (𝑥 = 𝑋 → (𝐵 ≤ 𝑥 ↔ 𝐵 ≤ 𝑋))
104102, 103ralbid 3275 . . 3 (𝑥 = 𝑋 → (∀𝑗 ∈ 𝑍 𝐵 ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑗 ∈ 𝑍 𝐵 ≤ 𝑋))
10599, 104rspce 3565 . 2 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ ∀𝑗 ∈ 𝑍 𝐵 ≤ 𝑋) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝑍 𝐵 ≤ 𝑥)
10631, 98, 105syl2anc 596 1 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝑍 𝐵 ≤ 𝑥)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569  Ⅎwnf 1815   ∈ wcel 2144  Ⅎwnfc 2907  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  ifcif 4481   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185   Or wor 5557  ran crn 5651  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  Fincfn 8973  supcsup 9432  ℝcr 11199   < clt 11343   ≤ cle 11344  ℤcz 12693  ℤ≥cuz 12965  ...cfz 13639  ..^cfzo 13788
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-sup 9434  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-nn 12336  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-fz 13640  df-fzo 13789
This theorem is used by:  uzub  46441
  Copyright terms: Public domain W3C validator