Theorem xrsupexmnf 13321

Description: Adding minus infinity to a set does not affect the existence of its supremum. (Contributed by NM, 26-Oct-2005.)

Assertion

Ref	Expression
xrsupexmnf	⊢ (∃𝑥 ∈ ℝ* (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ* (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)) → ∃𝑥 ∈ ℝ* (∀𝑦 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ* (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞})𝑦 < 𝑧)))

Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴

Proof of Theorem xrsupexmnf

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elun 4128	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ↔ (𝑦 ∈ 𝐴 ∨ 𝑦 ∈ {-∞}))
2		simpr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ (𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ 𝑥 < 𝑦)) → (𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ 𝑥 < 𝑦))
3		velsn 4617	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ {-∞} ↔ 𝑦 = -∞)
4		nltmnf 13145	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ* → ¬ 𝑥 < -∞)
5		breq2 5123	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 = -∞ → (𝑥 < 𝑦 ↔ 𝑥 < -∞))
6	5	notbid 318	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 = -∞ → (¬ 𝑥 < 𝑦 ↔ ¬ 𝑥 < -∞))
7	4, 6	syl5ibrcom 247	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ* → (𝑦 = -∞ → ¬ 𝑥 < 𝑦))
8	3, 7	biimtrid 242	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ* → (𝑦 ∈ {-∞} → ¬ 𝑥 < 𝑦))
9	8	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ (𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ 𝑥 < 𝑦)) → (𝑦 ∈ {-∞} → ¬ 𝑥 < 𝑦))
10	2, 9	jaod 859	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ (𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ 𝑥 < 𝑦)) → ((𝑦 ∈ 𝐴 ∨ 𝑦 ∈ {-∞}) → ¬ 𝑥 < 𝑦))
11	1, 10	biimtrid 242	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ (𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ 𝑥 < 𝑦)) → (𝑦 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) → ¬ 𝑥 < 𝑦))
12	11	ex 412	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ* → ((𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ 𝑥 < 𝑦) → (𝑦 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) → ¬ 𝑥 < 𝑦)))
13	12	ralimdv2 3149	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ* → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 → ∀𝑦 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ¬ 𝑥 < 𝑦))
14		elun1 4157	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 ∈ 𝐴 → 𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}))
15	14	anim1i 615	. . . . . 6 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 < 𝑧) → (𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ∧ 𝑦 < 𝑧))
16	15	reximi2 3069	. . . . 5 ⊢ (∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧 → ∃𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞})𝑦 < 𝑧)
17	16	imim2i 16	. . . 4 ⊢ ((𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧) → (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞})𝑦 < 𝑧))
18	17	ralimi 3073	. . 3 ⊢ (∀𝑦 ∈ ℝ* (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧) → ∀𝑦 ∈ ℝ* (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞})𝑦 < 𝑧))
19	13, 18	anim12d1 610	. 2 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ* → ((∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ* (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)) → (∀𝑦 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ* (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞})𝑦 < 𝑧))))
20	19	reximia 3071	1 ⊢ (∃𝑥 ∈ ℝ* (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ* (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)) → ∃𝑥 ∈ ℝ* (∀𝑦 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ* (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞})𝑦 < 𝑧)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 395   ∨ wo 847   = wceq 1540   ∈ wcel 2108  ∀wral 3051  ∃wrex 3060   ∪ cun 3924  {csn 4601   class class class wbr 5119  -∞cmnf 11267  ℝ^*cxr 11268   < clt 11269

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-sep 5266  ax-nul 5276  ax-pow 5335  ax-pr 5402  ax-un 7729  ax-cnex 11185  ax-resscn 11186

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2727  df-clel 2809  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rab 3416  df-v 3461  df-sbc 3766  df-csb 3875  df-dif 3929  df-un 3931  df-in 3933  df-ss 3943  df-nul 4309  df-if 4501  df-pw 4577  df-sn 4602  df-pr 4604  df-op 4608  df-uni 4884  df-br 5120  df-opab 5182  df-mpt 5202  df-id 5548  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-iota 6484  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-er 8719  df-en 8960  df-dom 8961  df-sdom 8962  df-pnf 11271  df-mnf 11272  df-xr 11273  df-ltxr 11274

This theorem is referenced by:  xrsupss  13325