Theorem xrsupexmnf 13344

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 4163	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ↔ (𝑦 ∈ 𝐴 ∨ 𝑦 ∈ {-∞}))
2		simpr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ (𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ 𝑥 < 𝑦)) → (𝑦 ∈ 𝐴 → ¬ 𝑥 < 𝑦))
3		velsn 4647	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ {-∞} ↔ 𝑦 = -∞)
4		nltmnf 13169	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ* → ¬ 𝑥 < -∞)
5		breq2 5152	. . . . . . . . . . 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 3161	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ* → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 → ∀𝑦 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ¬ 𝑥 < 𝑦))
14		elun1 4192	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 ∈ 𝐴 → 𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}))
15	14	anim1i 615	. . . . . 6 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 < 𝑧) → (𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {-∞}) ∧ 𝑦 < 𝑧))
16	15	reximi2 3077	. . . . 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 3081	. . 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 3079	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 1537   ∈ wcel 2106  ∀wral 3059  ∃wrex 3068   ∪ cun 3961  {csn 4631   class class class wbr 5148  -∞cmnf 11291  ℝ^*cxr 11292   < clt 11293

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-id 5583  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-er 8744  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298

This theorem is referenced by:  xrsupss  13348