Theorem xrsupexmnf 13272

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 4119	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ↔ (𝑦 ∈ 𝐴 ∨ 𝑦 ∈ {-∞}))
2		simpr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ (𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ 𝑥 < 𝑦)) → (𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ 𝑥 < 𝑦))
3		velsn 4608	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ {-∞} ↔ 𝑦 = -∞)
4		nltmnf 13096	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ* → ¬ 𝑥 < -∞)
5		breq2 5114	. . . . . . . . . . 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 3143	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ* → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 → ∀𝑦 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ¬ 𝑥 < 𝑦))
14		elun1 4148	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 ∈ 𝐴 → 𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}))
15	14	anim1i 615	. . . . . 6 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 < 𝑧) → (𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ∧ 𝑦 < 𝑧))
16	15	reximi2 3063	. . . . 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 3067	. . 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 3065	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 2109  ∀wral 3045  ∃wrex 3054   ∪ cun 3915  {csn 4592   class class class wbr 5110  -∞cmnf 11213  ℝ^*cxr 11214   < clt 11215

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 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2702  ax-sep 5254  ax-nul 5264  ax-pow 5323  ax-pr 5390  ax-un 7714  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132

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 2066  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3757  df-csb 3866  df-dif 3920  df-un 3922  df-in 3924  df-ss 3934  df-nul 4300  df-if 4492  df-pw 4568  df-sn 4593  df-pr 4595  df-op 4599  df-uni 4875  df-br 5111  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-id 5536  df-xp 5647  df-rel 5648  df-cnv 5649  df-co 5650  df-dm 5651  df-rn 5652  df-res 5653  df-ima 5654  df-iota 6467  df-fun 6516  df-fn 6517  df-f 6518  df-f1 6519  df-fo 6520  df-f1o 6521  df-fv 6522  df-er 8674  df-en 8922  df-dom 8923  df-sdom 8924  df-pnf 11217  df-mnf 11218  df-xr 11219  df-ltxr 11220

This theorem is referenced by:  xrsupss  13276