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Theorem suppsr3 4018
Description: A non-empty, bounded set with at least one positive real has a supremum.
Hypothesis
Ref Expression
suppsr3.1 B = {y∣(yA ∧ 0R <R y)}
Assertion
Ref Expression
suppsr3 ((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ ∃x(xR ∧ ∀y(yR → (yAy <R x)))) → ∃x(xR ∧ ∀y(yR → ((yA → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z)))))))
Distinct variable group(s):   x,y,z,A   x,B,y,z

Proof of Theorem suppsr3
StepHypRef Expression
1 visset 1350 . . . . . . 7 xV
2 eleq1 1149 . . . . . . . 8 (y = x → (yAxA))
3 breq2 2066 . . . . . . . 8 (y = x → (0R <R y ↔ 0R <R x))
42, 3anbi12d 476 . . . . . . 7 (y = x → ((yA ∧ 0R <R y) ↔ (xA ∧ 0R <R x)))
5 suppsr3.1 . . . . . . 7 B = {y∣(yA ∧ 0R <R y)}
61, 4, 5elab2 1419 . . . . . 6 (xB ↔ (xA ∧ 0R <R x))
76pm3.27bd 263 . . . . 5 (xB → 0R <R x)
87ax-gen 677 . . . 4 x(xB → 0R <R x)
9 suppsr2 4017 . . . 4 (((∀x(xB → 0R <R x) ∧ ¬ B = ∅) ∧ ∃x(xR ∧ ∀y(yR → (yBy <R x)))) → ∃x(xR ∧ ∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z)))))))
108, 9mpan11 529 . . 3 ((¬ B = ∅ ∧ ∃x(xR ∧ ∀y(yR → (yBy <R x)))) → ∃x(xR ∧ ∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z)))))))
11 n0 1714 . . . . 5 B = ∅ ↔ ∃y yB)
125cleqabi 1176 . . . . . 6 (yB ↔ (yA ∧ 0R <R y))
1312biex 733 . . . . 5 (∃y yB ↔ ∃y(yA ∧ 0R <R y))
1411, 13bitr 151 . . . 4 B = ∅ ↔ ∃y(yA ∧ 0R <R y))
1514biimpr 134 . . 3 (∃y(yA ∧ 0R <R y) → ¬ B = ∅)
1612pm3.26bd 259 . . . . . . . 8 (yByA)
1716syl4 19 . . . . . . 7 ((yAy <R x) → (yBy <R x))
1817syl3 18 . . . . . 6 ((yR → (yAy <R x)) → (yR → (yBy <R x)))
191819.20i 691 . . . . 5 (∀y(yR → (yAy <R x)) → ∀y(yR → (yBy <R x)))
2019anim2i 270 . . . 4 ((xR ∧ ∀y(yR → (yAy <R x))) → (xR ∧ ∀y(yR → (yBy <R x))))
212019.22i 723 . . 3 (∃x(xR ∧ ∀y(yR → (yAy <R x))) → ∃x(xR ∧ ∀y(yR → (yBy <R x))))
2210, 15, 21syl2an 349 . 2 ((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ ∃x(xR ∧ ∀y(yR → (yAy <R x)))) → ∃x(xR ∧ ∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z)))))))
23 hbe1 709 . . . . . . . . 9 (∃y(yA ∧ 0R <R y) → ∀yy(yA ∧ 0R <R y))
24 ax-17 925 . . . . . . . . 9 (xR → ∀y xR)
2523, 24hban 704 . . . . . . . 8 ((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) → ∀y(∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR))
26 hba1 698 . . . . . . . 8 (∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))))) → ∀yy(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))))))
2725, 26hban 704 . . . . . . 7 (((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) ∧ ∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z)))))) → ∀y((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) ∧ ∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z)))))))
2812imbi1i 161 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((yB → ¬ x <R y) ↔ ((yA ∧ 0R <R y) → ¬ x <R y))
29 impexp 276 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((yA ∧ 0R <R y) → ¬ x <R y) ↔ (yA → (0R <R y → ¬ x <R y)))
3028, 29bitr 151 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((yB → ¬ x <R y) ↔ (yA → (0R <R y → ¬ x <R y)))
31 pm2.04 31 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((yA → (0R <R y → ¬ x <R y)) → (0R <R y → (yA → ¬ x <R y)))
3230, 31sylbi 174 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((yB → ¬ x <R y) → (0R <R y → (yA → ¬ x <R y)))
3332syl3 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((yR → (yB → ¬ x <R y)) → (yR → (0R <R y → (yA → ¬ x <R y))))
3433com23 32 . . . . . . . . . . . . . 14 ((yR → (yB → ¬ x <R y)) → (0R <R y → (yR → (yA → ¬ x <R y))))
3534a4s 682 . . . . . . . . . . . . 13 (∀y(yR → (yB → ¬ x <R y)) → (0R <R y → (yR → (yA → ¬ x <R y))))
3635adantl 305 . . . . . . . . . . . 12 (((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) ∧ ∀y(yR → (yB → ¬ x <R y))) → (0R <R y → (yR → (yA → ¬ x <R y))))
37 hba1 698 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (∀y(yR → (yB → ¬ x <R y)) → ∀yy(yR → (yB → ¬ x <R y)))
38 ax-17 925 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (0R <R x → ∀y0R <R x)
3937, 38hbim 702 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((∀y(yR → (yB → ¬ x <R y)) → 0R <R x) → ∀y(∀y(yR → (yB → ¬ x <R y)) → 0R <R x))
4024, 39hbim 702 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((xR → (∀y(yR → (yB → ¬ x <R y)) → 0R <R x)) → ∀y(xR → (∀y(yR → (yB → ¬ x <R y)) → 0R <R x)))
41 ltsosr 3997 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 <R Or R
42 sotric 2148 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 (( <R Or R ∧ (xRyR)) → (x <R y ↔ ¬ (x = yy <R x)))
4341, 42mpan 518 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ((xRyR) → (x <R y ↔ ¬ (x = yy <R x)))
4443bicon2d 404 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((xRyR) → ((x = yy <R x) ↔ ¬ x <R y))
45 visset 1350 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 yV
46 ltrelsr 3974 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 <R ⊆ (R × R)
4745, 46brel 2459 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (0R <R y → (0RRyR))
4847pm3.27d 262 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (0R <R yyR)
4944, 48sylan2 346 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((xR ∧ 0R <R y) → ((x = yy <R x) ↔ ¬ x <R y))
50 breq2 2066 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 (x = y → (0R <R x ↔ 0R <R y))
5150biimprcd 138 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (0R <R y → (x = y → 0R <R x))
52 0r 3983 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 0RR
5352elisseti 1355 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 0RV
5453, 41, 46, 45, 1sotri 2630 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((0R <R yy <R x) → 0R <R x)
5554exp 291 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (0R <R y → (y <R x → 0R <R x))
5651, 55jaod 329 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (0R <R y → ((x = yy <R x) → 0R <R x))
5756adantl 305 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((xR ∧ 0R <R y) → ((x = yy <R x) → 0R <R x))
5849, 57sylbird 180 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((xR ∧ 0R <R y) → (¬ x <R y → 0R <R x))
5958exp 291 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (xR → (0R <R y → (¬ x <R y → 0R <R x)))
6059adantld 307 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (xR → ((yA ∧ 0R <R y) → (¬ x <R y → 0R <R x)))
6160a2d 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (xR → (((yA ∧ 0R <R y) → ¬ x <R y) → ((yA ∧ 0R <R y) → 0R <R x)))
6261, 28syl5ib 181 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (xR → ((yB → ¬ x <R y) → ((yA ∧ 0R <R y) → 0R <R x)))
6362syl3d 26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (xR → ((yR → (yB → ¬ x <R y)) → (yR → ((yA ∧ 0R <R y) → 0R <R x))))
6448syl4 19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((yR → ((yA ∧ 0R <R y) → 0R <R x)) → (0R <R y → ((yA ∧ 0R <R y) → 0R <R x)))
65 anabs7 376 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((0R <R y ∧ (yA ∧ 0R <R y)) ↔ (yA ∧ 0R <R y))
6665imbi1i 161 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((0R <R y ∧ (yA ∧ 0R <R y)) → 0R <R x) ↔ ((yA ∧ 0R <R y) → 0R <R x))
67 impexp 276 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((0R <R y ∧ (yA ∧ 0R <R y)) → 0R <R x) ↔ (0R <R y → ((yA ∧ 0R <R y) → 0R <R x)))
6866, 67bitr3 153 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((yA ∧ 0R <R y) → 0R <R x) ↔ (0R <R y → ((yA ∧ 0R <R y) → 0R <R x)))
6964, 68sylibr 175 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((yR → ((yA ∧ 0R <R y) → 0R <R x)) → ((yA ∧ 0R <R y) → 0R <R x))
7063, 69syl6 23 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (xR → ((yR → (yB → ¬ x <R y)) → ((yA ∧ 0R <R y) → 0R <R x)))
7170a4sd 683 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (xR → (∀y(yR → (yB → ¬ x <R y)) → ((yA ∧ 0R <R y) → 0R <R x)))
7271com3r 35 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((yA ∧ 0R <R y) → (xR → (∀y(yR → (yB → ¬ x <R y)) → 0R <R x)))
7340, 7219.23ai 746 . . . . . . . . . . . . . . 15 (∃y(yA ∧ 0R <R y) → (xR → (∀y(yR → (yB → ¬ x <R y)) → 0R <R x)))
7473imp31 280 . . . . . . . . . . . . . 14 (((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) ∧ ∀y(yR → (yB → ¬ x <R y))) → 0R <R x)
7553, 41, 46, 1, 45sotri 2630 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((0R <R xx <R y) → 0R <R y)
7675exp 291 . . . . . . . . . . . . . . 15 (0R <R x → (x <R y → 0R <R y))
7776con3d 87 . . . . . . . . . . . . . 14 (0R <R x → (¬ 0R <R y → ¬ x <R y))
7874, 77syl 12 . . . . . . . . . . . . 13 (((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) ∧ ∀y(yR → (yB → ¬ x <R y))) → (¬ 0R <R y → ¬ x <R y))
79 ax-1 3 . . . . . . . . . . . . . 14 x <R y → (yA → ¬ x <R y))
8079a1d 14 . . . . . . . . . . . . 13 x <R y → (yR → (yA → ¬ x <R y)))
8178, 80syl6 23 . . . . . . . . . . . 12 (((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) ∧ ∀y(yR → (yB → ¬ x <R y))) → (¬ 0R <R y → (yR → (yA → ¬ x <R y))))
8236, 81pm2.61d 112 . . . . . . . . . . 11 (((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) ∧ ∀y(yR → (yB → ¬ x <R y))) → (yR → (yA → ¬ x <R y)))
8382exp 291 . . . . . . . . . 10 ((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) → (∀y(yR → (yB → ¬ x <R y)) → (yR → (yA → ¬ x <R y))))
84 visset 1350 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 zV
85 eleq1 1149 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (y = z → (yAzA))
86 breq2 2066 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (y = z → (0R <R y ↔ 0R <R z))
8785, 86anbi12d 476 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (y = z → ((yA ∧ 0R <R y) ↔ (zA ∧ 0R <R z)))
8884, 87, 5elab2 1419 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (zB ↔ (zA ∧ 0R <R z))
8988pm3.26bd 259 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (zBzA)
9089anim1i 269 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((zBy <R z) → (zAy <R z))
9190anim2i 270 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((zR ∧ (zBy <R z)) → (zR ∧ (zAy <R z)))
929119.22i 723 . . . . . . . . . . . . . 14 (∃z(zR ∧ (zBy <R z)) → ∃z(zR ∧ (zAy <R z)))
9392syl3 18 . . . . . . . . . . . . 13 ((y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))) → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z))))
9493syl3 18 . . . . . . . . . . . 12 ((yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z)))) → (yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z)))))
9594a4s 682 . . . . . . . . . . 11 (∀y(yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z)))) → (yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z)))))
9695a1i 7 . . . . . . . . . 10 ((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) → (∀y(yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z)))) → (yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z))))))
9783, 96anim12d 431 . . . . . . . . 9 ((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) → ((∀y(yR → (yB → ¬ x <R y)) ∧ ∀y(yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))))) → ((yR → (yA → ¬ x <R y)) ∧ (yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z)))))))
98 jcab 454 . . . . . . . . . . 11 ((yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))))) ↔ ((yR → (yB → ¬ x <R y)) ∧ (yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))))))
9998bial 695 . . . . . . . . . 10 (∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))))) ↔ ∀y((yR → (yB → ¬ x <R y)) ∧ (yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))))))
100 19.26 749 . . . . . . . . . 10 (∀y((yR → (yB → ¬ x <R y)) ∧ (yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))))) ↔ (∀y(yR → (yB → ¬ x <R y)) ∧ ∀y(yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))))))
10199, 100bitr 151 . . . . . . . . 9 (∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))))) ↔ (∀y(yR → (yB → ¬ x <R y)) ∧ ∀y(yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))))))
102 jcab 454 . . . . . . . . 9 ((yR → ((yA → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z))))) ↔ ((yR → (yA → ¬ x <R y)) ∧ (yR → (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z))))))
10397, 101, 1023imtr4g 426 . . . . . . . 8 ((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) → (∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))))) → (yR → ((yA → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z)))))))
104103imp 277 . . . . . . 7 (((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) ∧ ∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z)))))) → (yR → ((yA → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z))))))
10527, 10419.21ai 740 . . . . . 6 (((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ xR) ∧ ∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z)))))) → ∀y(yR → ((yA → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z))))))
106105exp31 293 . . . . 5 (∃y(yA ∧ 0R <R y) → (xR → (∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z))))) → ∀y(yR → ((yA → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z))))))))
107106imdistand 342 . . . 4 (∃y(yA ∧ 0R <R y) → ((xR ∧ ∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z)))))) → (xR ∧ ∀y(yR → ((yA → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z))))))))
10810719.22dv 947 . . 3 (∃y(yA ∧ 0R <R y) → (∃x(xR ∧ ∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z)))))) → ∃x(xR ∧ ∀y(yR → ((yA → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z))))))))
109108adantr 306 . 2 ((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ ∃x(xR ∧ ∀y(yR → (yAy <R x)))) → (∃x(xR ∧ ∀y(yR → ((yB → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zBy <R z)))))) → ∃x(xR ∧ ∀y(yR → ((yA → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z))))))))
11022, 109mpd 46 1 ((∃y(yA ∧ 0R <R y) ∧ ∃x(xR ∧ ∀y(yR → (yAy <R x)))) → ∃x(xR ∧ ∀y(yR → ((yA → ¬ x <R y) ∧ (y <R x → ∃z(zR ∧ (zAy <R z)))))))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 1   → wi 2   ↔ wb 127   ∨ wo 195   ∧ wa 196  ∀wal 672  ∃wex 678   = weq 797  {cab 1090   = wceq 1091   ∈ wcel 1092  ∅c0 1707   class class class wbr 2054   Or wor 2059  Rcnr 3787  0Rc0r 3788   <R cltr 3793
This theorem is referenced by:  supsrlem6 4024
This theorem was proved from axioms:  ax-1 3  ax-2 4  ax-3 5  ax-mp 6  ax-4 673  ax-5 674  ax-6 675  ax-7 676  ax-gen 677  ax-8 798  ax-9 799  ax-10 800  ax-11 801  ax-12 802  ax-13 804  ax-14 805  ax-16 922  ax-17 925  ax-ext 1074  ax-rep 1075  ax-un 1076  ax-pow 1077  ax-reg 1078  ax-inf 1079
This theorem depends on definitions:  df-bi 128  df-or 197  df-an 198  df-3or 582  df-3an 583  df-ex 679  df-sb 853  df-eu 1009  df-mo 1010  df-clab 1093  df-cleq 1097  df-clel 1099  df-ne 1192  df-ral 1205  df-rex 1206  df-reu 1207  df-rab 1208  df-v 1349  df-sbc 1441  df-dif 1489  df-un 1490  df-in 1491  df-ss 1492  df-pss 1494  df-nul 1708  df-if 1777  df-pw 1799  df-sn 1811  df-pr 1812  df-tp 1814  df-op 1815  df-uni 1920  df-int 1966  df-iun 1996  df-tr 2042  df-br 2063  df-opab 2098  df-eprel 2122  df-id 2125  df-po 2128  df-so 2138  df-fr 2169  df-we 2186  df-ord 2202  df-on 2203  df-lim 2204  df-suc 2205  df-om 2373  df-xp 2424  df-rel 2425  df-cnv 2426  df-co 2427  df-dm 2428  df-rn 2429  df-res 2430  df-ima 2431  df-fun 2432  df-fn 2433  df-f 2434  df-f1 2435  df-fv 2438  df-rdg 2970  df-opr 3003  df-oprab 3004  df-1o 3104  df-oadd 3106  df-omul 3107  df-er 3200  df-ec 3202  df-qs 3205  df-ni 3794  df-pli 3795  df-mi 3796  df-lti 3797  df-plpq 3829  df-mpq 3830  df-enq 3831  df-nq 3832  df-plq 3833  df-mq 3834  df-rq 3835  df-ltq 3836  df-1q 3837  df-np 3880  df-1p 3881  df-plp 3882  df-ltp 3884  df-enr 3960  df-nr 3961  df-ltr 3964  df-0r 3965
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