MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  zsupss Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem zsupss 13104
Description: Any nonempty bounded subset of integers has a supremum in the set. (The proof does not use ax-pre-sup 11317.) (Contributed by Mario Carneiro, 21-Apr-2015.)
Assertion
Ref Expression
zsupss ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴   𝑥,𝐵
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑦, 𝑧)

Proof of Theorem zsupss
Dummy variables 𝑚 𝑛 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 breq1 5111 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑚 → (𝑦 ≤ 𝑥 ↔ 𝑚 ≤ 𝑥))
21cbvralvw 3244 . . . . 5 (∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑥)
3 breq2 5112 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑛 → (𝑚 ≤ 𝑥 ↔ 𝑚 ≤ 𝑛))
43ralbidv 3189 . . . . 5 (𝑥 = 𝑛 → (∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛))
52, 4bitrid 286 . . . 4 (𝑥 = 𝑛 → (∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛))
65cbvrexvw 3245 . . 3 (∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥 ↔ ∃𝑛 ∈ ℤ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)
7 simp1rl 1257 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤 ∈ 𝐴) → 𝑛 ∈ ℤ)
87znegcld 12845 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤 ∈ 𝐴) → -𝑛 ∈ ℤ)
9 simp2 1155 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤 ∈ 𝐴) → 𝑤 ∈ ℤ)
109zred 12843 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤 ∈ 𝐴) → 𝑤 ∈ ℝ)
117zred 12843 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤 ∈ 𝐴) → 𝑛 ∈ ℝ)
12 breq1 5111 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = -𝑤 → (𝑚 ≤ 𝑛 ↔ -𝑤 ≤ 𝑛))
13 simp1rr 1258 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤 ∈ 𝐴) → ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)
14 simp3 1156 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤 ∈ 𝐴) → -𝑤 ∈ 𝐴)
1512, 13, 14rspcdva 3581 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤 ∈ 𝐴) → -𝑤 ≤ 𝑛)
1610, 11, 15lenegcon1d 11938 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤 ∈ 𝐴) → -𝑛 ≤ 𝑤)
17 eluz2 13011 . . . . . . . . 9 (𝑤 ∈ (ℤ≥‘ -𝑛) ↔ ( -𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑛 ≤ 𝑤))
188, 9, 16, 17syl3anbrc 1362 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑤 ∈ ℤ ∧ -𝑤 ∈ 𝐴) → 𝑤 ∈ (ℤ≥‘ -𝑛))
1918rabssdv 4002 . . . . . . 7 (((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) → {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ⊆ (ℤ≥‘ -𝑛))
20 n0 4303 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑛 𝑛 ∈ 𝐴)
21 ssel2 3908 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑛 ∈ 𝐴) → 𝑛 ∈ ℤ)
2221znegcld 12845 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑛 ∈ 𝐴) → -𝑛 ∈ ℤ)
2321zcnd 12844 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑛 ∈ 𝐴) → 𝑛 ∈ ℂ)
2423negnegd 11699 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑛 ∈ 𝐴) → - -𝑛 = 𝑛)
25 simpr 490 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑛 ∈ 𝐴) → 𝑛 ∈ 𝐴)
2624, 25eqeltrd 2864 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑛 ∈ 𝐴) → - -𝑛 ∈ 𝐴)
27 negeq 11588 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑤 = -𝑛 → -𝑤 = - -𝑛)
2827eleq1d 2849 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 = -𝑛 → ( -𝑤 ∈ 𝐴 ↔ - -𝑛 ∈ 𝐴))
2928rspcev 3580 . . . . . . . . . . . . . 14 (( -𝑛 ∈ ℤ ∧ - -𝑛 ∈ 𝐴) → ∃𝑤 ∈ ℤ -𝑤 ∈ 𝐴)
3022, 26, 29syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑛 ∈ 𝐴) → ∃𝑤 ∈ ℤ -𝑤 ∈ 𝐴)
3130ex 418 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 ⊆ ℤ → (𝑛 ∈ 𝐴 → ∃𝑤 ∈ ℤ -𝑤 ∈ 𝐴))
3231exlimdv 1968 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ⊆ ℤ → (∃𝑛 𝑛 ∈ 𝐴 → ∃𝑤 ∈ ℤ -𝑤 ∈ 𝐴))
3332imp 412 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ ∃𝑛 𝑛 ∈ 𝐴) → ∃𝑤 ∈ ℤ -𝑤 ∈ 𝐴)
3420, 33sylan2b 606 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) → ∃𝑤 ∈ ℤ -𝑤 ∈ 𝐴)
3534adantr 486 . . . . . . . 8 (((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) → ∃𝑤 ∈ ℤ -𝑤 ∈ 𝐴)
36 rabn0 4342 . . . . . . . 8 ({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ≠ ∅ ↔ ∃𝑤 ∈ ℤ -𝑤 ∈ 𝐴)
3735, 36sylibr 237 . . . . . . 7 (((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) → {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ≠ ∅)
38 infssuzcl 13099 . . . . . . 7 (({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ⊆ (ℤ≥‘ -𝑛) ∧ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ≠ ∅) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴})
3919, 37, 38syl2anc 596 . . . . . 6 (((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴})
40 negeq 11588 . . . . . . . . 9 (𝑛 = inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → -𝑛 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ))
4140eleq1d 2849 . . . . . . . 8 (𝑛 = inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → ( -𝑛 ∈ 𝐴 ↔ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴))
42 negeq 11588 . . . . . . . . . 10 (𝑤 = 𝑛 → -𝑤 = -𝑛)
4342eleq1d 2849 . . . . . . . . 9 (𝑤 = 𝑛 → ( -𝑤 ∈ 𝐴 ↔ -𝑛 ∈ 𝐴))
4443cbvrabv 3426 . . . . . . . 8 {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} = {𝑛 ∈ ℤ ∣ -𝑛 ∈ 𝐴}
4541, 44elrab2 3652 . . . . . . 7 (inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ↔ (inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴))
4645simprbi 503 . . . . . 6 (inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} → -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
4739, 46syl 18 . . . . 5 (((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) → -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
48 simpll 779 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) → 𝐴 ⊆ ℤ)
4948sselda 3913 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ ℤ)
5049zred 12843 . . . . . . 7 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ ℝ)
51 ssrab2 4008 . . . . . . . . . 10 {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ⊆ ℤ
5239adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴})
5351, 52sselid 3911 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℤ)
5453znegcld 12845 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℤ)
5554zred 12843 . . . . . . 7 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
5653zred 12843 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
5719adantr 486 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ⊆ (ℤ≥‘ -𝑛))
58 negeq 11588 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 = -𝑦 → -𝑤 = - -𝑦)
5958eleq1d 2849 . . . . . . . . . 10 (𝑤 = -𝑦 → ( -𝑤 ∈ 𝐴 ↔ - -𝑦 ∈ 𝐴))
6049znegcld 12845 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → -𝑦 ∈ ℤ)
6149zcnd 12844 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ ℂ)
6261negnegd 11699 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → - -𝑦 = 𝑦)
63 simpr 490 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ 𝐴)
6462, 63eqeltrd 2864 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → - -𝑦 ∈ 𝐴)
6559, 60, 64elrabd 3650 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → -𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴})
66 infssuzle 13098 . . . . . . . . 9 (({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴} ⊆ (ℤ≥‘ -𝑛) ∧ -𝑦 ∈ {𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ≤ -𝑦)
6757, 65, 66syl2anc 596 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ≤ -𝑦)
6856, 50, 67lenegcon2d 11939 . . . . . . 7 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑦 ≤ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ))
6950, 55, 68lensymd 11500 . . . . . 6 ((((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦)
7069ralrimiva 3158 . . . . 5 (((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) → ∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦)
71 breq2 5112 . . . . . . . . 9 (𝑧 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → (𝑦 < 𝑧 ↔ 𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < )))
7271rspcev 3580 . . . . . . . 8 (( -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < )) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)
7372ex 418 . . . . . . 7 ( -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴 → (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))
7447, 73syl 18 . . . . . 6 (((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) → (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))
7574ralrimivw 3162 . . . . 5 (((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) → ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))
76 breq1 5111 . . . . . . . . 9 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → (𝑥 < 𝑦 ↔ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦))
7776notbid 321 . . . . . . . 8 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → (¬ 𝑥 < 𝑦 ↔ ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦))
7877ralbidv 3189 . . . . . . 7 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦))
79 breq2 5112 . . . . . . . . 9 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → (𝑦 < 𝑥 ↔ 𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < )))
8079imbi1d 344 . . . . . . . 8 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → ((𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧) ↔ (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
8180ralbidv 3189 . . . . . . 7 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → (∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧) ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
8278, 81anbi12d 644 . . . . . 6 (𝑥 = -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → ((∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)) ↔ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))))
8382rspcev 3580 . . . . 5 (( -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) ∈ 𝐴 ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦 < -inf({𝑤 ∈ ℤ ∣ -𝑤 ∈ 𝐴}, ℝ, < ) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
8447, 70, 75, 83syl12anc 850 . . . 4 (((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛)) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
8584rexlimdvaa 3168 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) → (∃𝑛 ∈ ℤ ∀𝑚 ∈ 𝐴 𝑚 ≤ 𝑛 → ∃𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))))
866, 85biimtrid 245 . 2 ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅) → (∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥 → ∃𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧))))
87863impia 1135 1 ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑦 ∈ 𝐴 ¬ 𝑥 < 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑦 < 𝑥 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 𝑦 < 𝑧)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570  ∃wex 1812   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  {crab 3416   ⊆ wss 3900  ∅c0 4281   class class class wbr 5108  ‘cfv 6566  infcinf 9470  ℝcr 11238   < clt 11382   ≤ cle 11383   -cneg 11581  ℤcz 12733  ℤ≥cuz 13005
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 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316
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 4841  df-uni 4873  df-iun 4958  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-om 7912  df-2nd 8036  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-er 8755  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-sup 9471  df-inf 9472  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-nn 12376  df-n0 12647  df-z 12734  df-uz 13006
This theorem is used by:  suprzcl2  13105  suprzub  13106  uzsupss  13107
  Copyright terms: Public domain W3C validator