Theorem xrsupexmnf 13367

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 4176	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ↔ (𝑦 ∈ 𝐴 ∨ 𝑦 ∈ {-∞}))
2		simpr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ (𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ 𝑥 < 𝑦)) → (𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ 𝑥 < 𝑦))
3		velsn 4664	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ {-∞} ↔ 𝑦 = -∞)
4		nltmnf 13192	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ* → ¬ 𝑥 < -∞)
5		breq2 5170	. . . . . . . . . . 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 858	. . . . . 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 3169	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ* → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 → ∀𝑦 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ¬ 𝑥 < 𝑦))
14		elun1 4205	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 ∈ 𝐴 → 𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}))
15	14	anim1i 614	. . . . . 6 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 < 𝑧) → (𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ∧ 𝑦 < 𝑧))
16	15	reximi2 3085	. . . . 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 3089	. . 3 ⊢ (∀𝑦 ∈ ℝ* (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧) → ∀𝑦 ∈ ℝ* (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞})𝑦 < 𝑧))
19	13, 18	anim12d1 609	. 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 3087	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 846   = wceq 1537   ∈ wcel 2108  ∀wral 3067  ∃wrex 3076   ∪ cun 3974  {csn 4648   class class class wbr 5166  -∞cmnf 11322  ℝ^*cxr 11323   < clt 11324

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7770  ax-cnex 11240  ax-resscn 11241

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-nel 3053  df-ral 3068  df-rex 3077  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-op 4655  df-uni 4932  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-id 5593  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-iota 6525  df-fun 6575  df-fn 6576  df-f 6577  df-f1 6578  df-fo 6579  df-f1o 6580  df-fv 6581  df-er 8763  df-en 9004  df-dom 9005  df-sdom 9006  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329

This theorem is referenced by:  xrsupss  13371