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 46643
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 11414 . . . . . . 7 < Or ℝ
76a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → < Or ℝ)
8 fzfid 14140 . . . . . 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 46616 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ 𝑍 → 𝐾 ∈ ℤ)
1310, 12syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℤ)
149zred 12827 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℝ)
1514leidd 11906 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑀 ≤ 𝑀)
1610, 11eleqtrdi 2874 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
17 eluzle 13002 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ≤ 𝐾)
1816, 17syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑀 ≤ 𝐾)
199, 13, 9, 15, 18elfzd 13671 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑀 ∈ (𝑀...𝐾))
2019ne0d 4291 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑀...𝐾) ≠ ∅)
21 fzssuz 13723 . . . . . . . . 9 (𝑀...𝐾) ⊆ (ℤ≥‘𝑀)
2211eqcomi 2772 . . . . . . . . 9 (ℤ≥‘𝑀) = 𝑍
2321, 22sseqtri 3961 . . . . . . . 8 (𝑀...𝐾) ⊆ 𝑍
24 id 23 . . . . . . . 8 (𝑗 ∈ (𝑀...𝐾) → 𝑗 ∈ (𝑀...𝐾))
2523, 24sselid 3911 . . . . . . 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 46612 . . . . 5 (𝜑 → sup(ran (𝑗 ∈ (𝑀...𝐾) ↦ 𝐵), ℝ, < ) ∈ ℝ)
294, 28eqeltrd 2864 . . . 4 (𝜑 → 𝑊 ∈ ℝ)
302, 29ifcld 4532 . . 3 (𝜑 → if(𝑊 ≤ 𝑌, 𝑌, 𝑊) ∈ ℝ)
311, 30eqeltrid 2868 . 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 2763 . . . . . . . 8 (ℤ≥‘𝐾) = (ℤ≥‘𝐾)
3813ad2antrr 739 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝐾 ∈ ℤ)
3911eluzelz2 46616 . . . . . . . . 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 46622 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝐾))
43 rspa 3255 . . . . . . 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 13341 . . . . . . . . 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 5150 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑌 ≤ 𝑋)
4847ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝑌 ≤ 𝑋)
4932, 33, 34, 44, 48letrd 11491 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝐵 ≤ 𝑋)
50 simpr 490 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ ¬ 𝐾 ≤ 𝑗) → ¬ 𝐾 ≤ 𝑗)
51 uzssre 13011 . . . . . . . . . . 11 (ℤ≥‘𝑀) ⊆ ℝ
5211, 51eqsstri 3959 . . . . . . . . . 10 𝑍 ⊆ ℝ
5352sseli 3909 . . . . . . . . 9 (𝑗 ∈ 𝑍 → 𝑗 ∈ ℝ)
5453ad2antlr 740 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ ¬ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝑗 ∈ ℝ)
5552, 10sselid 3911 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℝ)
5655ad2antrr 739 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ ¬ 𝐾 ≤ 𝑗) → 𝐾 ∈ ℝ)
5754, 56ltnled 11481 . . . . . . 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 2869 . . . . . . . . 9 (𝜑 → sup(ran (𝑗 ∈ (𝑀...𝐾) ↦ 𝐵), ℝ, < ) ∈ ℝ)
613, 60eqeltrid 2868 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑊 ∈ ℝ)
6261ad2antrr 739 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑊 ∈ ℝ)
632, 61ifcld 4532 . . . . . . . . 9 (𝜑 → if(𝑊 ≤ 𝑌, 𝑌, 𝑊) ∈ ℝ)
641, 63eqeltrid 2868 . . . . . . . 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 2856 . . . . . . . . . . . . . 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 13821 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑗 ∈ (𝑀..^𝐾))
74 elfzouz 13822 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ (𝑀..^𝐾) → 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
7574, 22eleqtrdi 2874 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ (𝑀..^𝐾) → 𝑗 ∈ 𝑍)
7673, 75, 393syl 19 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑗 ∈ ℤ)
77 eluzle 13002 . . . . . . . . . . . 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 11482 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑗 ≤ 𝐾)
8367, 68, 76, 79, 82elfzd 13671 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑗 ∈ (𝑀...𝐾))
845, 27ralrimia 3265 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ∀𝑗 ∈ (𝑀...𝐾)𝐵 ∈ ℝ)
85 fimaxre3 12287 . . . . . . . . . . 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 46468 . . . . . . . . 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 5150 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝐵 ≤ 𝑊)
90 max1 13339 . . . . . . . . . 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 5150 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑊 ≤ 𝑋)
9392ad2antrr 739 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑗 < 𝐾) → 𝑊 ≤ 𝑋)
9459, 62, 65, 89, 93letrd 11491 . . . . . 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 3264 . 2 (𝜑 → ∀𝑗 ∈ 𝑍 𝐵 ≤ 𝑋)
99 nfv 1949 . . 3 Ⅎ𝑥∀𝑗 ∈ 𝑍 𝐵 ≤ 𝑋
100 nfcv 2926 . . . . 5 Ⅎ𝑗𝑥
101 uzublem.2 . . . . 5 Ⅎ𝑗𝑋
102100, 101nfeq 2939 . . . 4 Ⅎ𝑗 𝑥 = 𝑋
103 breq2 5110 . . . 4 (𝑥 = 𝑋 → (𝐵 ≤ 𝑥 ↔ 𝐵 ≤ 𝑋))
104102, 103ralbid 3279 . . 3 (𝑥 = 𝑋 → (∀𝑗 ∈ 𝑍 𝐵 ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑗 ∈ 𝑍 𝐵 ≤ 𝑋))
10599, 104rspce 3569 . 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 1570  Ⅎwnf 1816   ∈ wcel 2147  Ⅎwnfc 2911  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  ifcif 4485   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5189   Or wor 5562  ran crn 5656  ‘cfv 6555  (class class class)co 7440  Fincfn 8998  supcsup 9456  ℝcr 11223   < clt 11367   ≤ cle 11368  ℤcz 12717  ℤ≥cuz 12989  ...cfz 13663  ..^cfzo 13812
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 7772  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301  ax-pre-sup 11302
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-pss 4017  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-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  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-pred 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-1o 8501  df-er 8742  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-fin 9002  df-sup 9458  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-nn 12360  df-n0 12631  df-z 12718  df-uz 12990  df-fz 13664  df-fzo 13813
This theorem is used by:  uzub  46644
  Copyright terms: Public domain W3C validator