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Theorem bndth

Description: The Boundedness Theorem. A continuous function from a compact topological space to the reals is bounded (above). (Boundedness below is obtained by applying this theorem to -u F .) (Contributed by Mario Carneiro, 12-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses bndth.1 ⊢ X = ⋃ J
bndth.2 ⊢ K = topGen ⁡ ran ⁡ .
bndth.3 ⊢ φ → J ∈ Comp
bndth.4 ⊢ φ → F ∈ J Cn K
Assertion bndth ⊢ φ → ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ X F ⁡ y ≤ x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 bndth.1 ⊢ X = ⋃ J
2 bndth.2 ⊢ K = topGen ⁡ ran ⁡ .
3 bndth.3 ⊢ φ → J ∈ Comp
4 bndth.4 ⊢ φ → F ∈ J Cn K
5 retopon ⊢ topGen ⁡ ran ⁡ . ∈ TopOn ⁡ ℝ
6 2 5 eqeltri ⊢ K ∈ TopOn ⁡ ℝ
7 6 toponunii ⊢ ℝ = ⋃ K
8 1 7 cnf ⊢ F ∈ J Cn K → F : X ⟶ ℝ
9 4 8 syl ⊢ φ → F : X ⟶ ℝ
10 9 frnd ⊢ φ → ran ⁡ F ⊆ ℝ
11 unieq ⊢ u = . −∞ × ℝ → ⋃ u = ⋃ . −∞ × ℝ
12 imassrn ⊢ . −∞ × ℝ ⊆ ran ⁡ .
13 12 unissi ⊢ ⋃ . −∞ × ℝ ⊆ ⋃ ran ⁡ .
14 unirnioo ⊢ ℝ = ⋃ ran ⁡ .
15 13 14 sseqtrri ⊢ ⋃ . −∞ × ℝ ⊆ ℝ
16 id ⊢ x ∈ ℝ → x ∈ ℝ
17 ltp1 ⊢ x ∈ ℝ → x < x + 1
18 ressxr ⊢ ℝ ⊆ ℝ *
19 peano2re ⊢ x ∈ ℝ → x + 1 ∈ ℝ
20 18 19 sselid ⊢ x ∈ ℝ → x + 1 ∈ ℝ *
21 elioomnf ⊢ x + 1 ∈ ℝ * → x ∈ −∞ x + 1 ↔ x ∈ ℝ ∧ x < x + 1
22 20 21 syl ⊢ x ∈ ℝ → x ∈ −∞ x + 1 ↔ x ∈ ℝ ∧ x < x + 1
23 16 17 22 mpbir2and ⊢ x ∈ ℝ → x ∈ −∞ x + 1
24 df-ov ⊢ −∞ x + 1 = . ⁡ −∞ x + 1
25 mnfxr ⊢ −∞ ∈ ℝ *
26 25 elexi ⊢ −∞ ∈ V
27 26 snid ⊢ −∞ ∈ −∞
28 opelxpi ⊢ −∞ ∈ −∞ ∧ x + 1 ∈ ℝ → −∞ x + 1 ∈ −∞ × ℝ
29 27 19 28 sylancr ⊢ x ∈ ℝ → −∞ x + 1 ∈ −∞ × ℝ
30 ioof ⊢ . : ℝ * × ℝ * ⟶ 𝒫 ℝ
31 ffun ⊢ . : ℝ * × ℝ * ⟶ 𝒫 ℝ → Fun ⁡ .
32 30 31 ax-mp ⊢ Fun ⁡ .
33 snssi ⊢ −∞ ∈ ℝ * → −∞ ⊆ ℝ *
34 25 33 ax-mp ⊢ −∞ ⊆ ℝ *
35 xpss12 ⊢ −∞ ⊆ ℝ * ∧ ℝ ⊆ ℝ * → −∞ × ℝ ⊆ ℝ * × ℝ *
36 34 18 35 mp2an ⊢ −∞ × ℝ ⊆ ℝ * × ℝ *
37 30 fdmi ⊢ dom ⁡ . = ℝ * × ℝ *
38 36 37 sseqtrri ⊢ −∞ × ℝ ⊆ dom ⁡ .
39 funfvima2 ⊢ Fun ⁡ . ∧ −∞ × ℝ ⊆ dom ⁡ . → −∞ x + 1 ∈ −∞ × ℝ → . ⁡ −∞ x + 1 ∈ . −∞ × ℝ
40 32 38 39 mp2an ⊢ −∞ x + 1 ∈ −∞ × ℝ → . ⁡ −∞ x + 1 ∈ . −∞ × ℝ
41 29 40 syl ⊢ x ∈ ℝ → . ⁡ −∞ x + 1 ∈ . −∞ × ℝ
42 24 41 eqeltrid ⊢ x ∈ ℝ → −∞ x + 1 ∈ . −∞ × ℝ
43 elunii ⊢ x ∈ −∞ x + 1 ∧ −∞ x + 1 ∈ . −∞ × ℝ → x ∈ ⋃ . −∞ × ℝ
44 23 42 43 syl2anc ⊢ x ∈ ℝ → x ∈ ⋃ . −∞ × ℝ
45 44 ssriv ⊢ ℝ ⊆ ⋃ . −∞ × ℝ
46 15 45 eqssi ⊢ ⋃ . −∞ × ℝ = ℝ
47 11 46 eqtrdi ⊢ u = . −∞ × ℝ → ⋃ u = ℝ
48 47 sseq2d ⊢ u = . −∞ × ℝ → ran ⁡ F ⊆ ⋃ u ↔ ran ⁡ F ⊆ ℝ
49 pweq ⊢ u = . −∞ × ℝ → 𝒫 u = 𝒫 . −∞ × ℝ
50 49 ineq1d ⊢ u = . −∞ × ℝ → 𝒫 u ∩ Fin = 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin
51 50 rexeqdv ⊢ u = . −∞ × ℝ → ∃ v ∈ 𝒫 u ∩ Fin ran ⁡ F ⊆ ⋃ v ↔ ∃ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ran ⁡ F ⊆ ⋃ v
52 48 51 imbi12d ⊢ u = . −∞ × ℝ → ran ⁡ F ⊆ ⋃ u → ∃ v ∈ 𝒫 u ∩ Fin ran ⁡ F ⊆ ⋃ v ↔ ran ⁡ F ⊆ ℝ → ∃ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ran ⁡ F ⊆ ⋃ v
53 rncmp ⊢ J ∈ Comp ∧ F ∈ J Cn K → K ↾ 𝑡 ran ⁡ F ∈ Comp
54 3 4 53 syl2anc ⊢ φ → K ↾ 𝑡 ran ⁡ F ∈ Comp
55 retop ⊢ topGen ⁡ ran ⁡ . ∈ Top
56 2 55 eqeltri ⊢ K ∈ Top
57 7 cmpsub ⊢ K ∈ Top ∧ ran ⁡ F ⊆ ℝ → K ↾ 𝑡 ran ⁡ F ∈ Comp ↔ ∀ u ∈ 𝒫 K ran ⁡ F ⊆ ⋃ u → ∃ v ∈ 𝒫 u ∩ Fin ran ⁡ F ⊆ ⋃ v
58 56 10 57 sylancr ⊢ φ → K ↾ 𝑡 ran ⁡ F ∈ Comp ↔ ∀ u ∈ 𝒫 K ran ⁡ F ⊆ ⋃ u → ∃ v ∈ 𝒫 u ∩ Fin ran ⁡ F ⊆ ⋃ v
59 54 58 mpbid ⊢ φ → ∀ u ∈ 𝒫 K ran ⁡ F ⊆ ⋃ u → ∃ v ∈ 𝒫 u ∩ Fin ran ⁡ F ⊆ ⋃ v
60 retopbas ⊢ ran ⁡ . ∈ TopBases
61 bastg ⊢ ran ⁡ . ∈ TopBases → ran ⁡ . ⊆ topGen ⁡ ran ⁡ .
62 60 61 ax-mp ⊢ ran ⁡ . ⊆ topGen ⁡ ran ⁡ .
63 62 2 sseqtrri ⊢ ran ⁡ . ⊆ K
64 12 63 sstri ⊢ . −∞ × ℝ ⊆ K
65 56 64 elpwi2 ⊢ . −∞ × ℝ ∈ 𝒫 K
66 65 a1i ⊢ φ → . −∞ × ℝ ∈ 𝒫 K
67 52 59 66 rspcdva ⊢ φ → ran ⁡ F ⊆ ℝ → ∃ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ran ⁡ F ⊆ ⋃ v
68 10 67 mpd ⊢ φ → ∃ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ran ⁡ F ⊆ ⋃ v
69 elin ⊢ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ↔ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∧ v ∈ Fin
70 69 bilani ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin → v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∧ v ∈ Fin
71 70 adantrr ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v → v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∧ v ∈ Fin
72 71 simprd ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v → v ∈ Fin
73 70 simpld ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin → v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ
74 73 elpwid ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin → v ⊆ . −∞ × ℝ
75 34 sseli ⊢ u ∈ −∞ → u ∈ ℝ *
76 75 adantr ⊢ u ∈ −∞ ∧ w ∈ ℝ → u ∈ ℝ *
77 18 sseli ⊢ w ∈ ℝ → w ∈ ℝ *
78 77 adantl ⊢ u ∈ −∞ ∧ w ∈ ℝ → w ∈ ℝ *
79 mnflt ⊢ w ∈ ℝ → −∞ < w
80 xrltnle ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * → −∞ < w ↔ ¬ w ≤ −∞
81 25 77 80 sylancr ⊢ w ∈ ℝ → −∞ < w ↔ ¬ w ≤ −∞
82 79 81 mpbid ⊢ w ∈ ℝ → ¬ w ≤ −∞
83 82 adantl ⊢ u ∈ −∞ ∧ w ∈ ℝ → ¬ w ≤ −∞
84 elsni ⊢ u ∈ −∞ → u = −∞
85 84 adantr ⊢ u ∈ −∞ ∧ w ∈ ℝ → u = −∞
86 85 breq2d ⊢ u ∈ −∞ ∧ w ∈ ℝ → w ≤ u ↔ w ≤ −∞
87 83 86 mtbird ⊢ u ∈ −∞ ∧ w ∈ ℝ → ¬ w ≤ u
88 ioo0 ⊢ u ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * → u w = ∅ ↔ w ≤ u
89 75 77 88 syl2an ⊢ u ∈ −∞ ∧ w ∈ ℝ → u w = ∅ ↔ w ≤ u
90 89 necon3abid ⊢ u ∈ −∞ ∧ w ∈ ℝ → u w ≠ ∅ ↔ ¬ w ≤ u
91 87 90 mpbird ⊢ u ∈ −∞ ∧ w ∈ ℝ → u w ≠ ∅
92 df-ioo ⊢ . = y ∈ ℝ * , z ∈ ℝ * ⟼ v ∈ ℝ * | y < v ∧ v < z
93 idd ⊢ x ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * → x < w → x < w
94 xrltle ⊢ x ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * → x < w → x ≤ w
95 idd ⊢ u ∈ ℝ * ∧ x ∈ ℝ * → u < x → u < x
96 xrltle ⊢ u ∈ ℝ * ∧ x ∈ ℝ * → u < x → u ≤ x
97 92 93 94 95 96 ixxub ⊢ u ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * ∧ u w ≠ ∅ → sup u w ℝ * < = w
98 76 78 91 97 syl3anc ⊢ u ∈ −∞ ∧ w ∈ ℝ → sup u w ℝ * < = w
99 simpr ⊢ u ∈ −∞ ∧ w ∈ ℝ → w ∈ ℝ
100 98 99 eqeltrd ⊢ u ∈ −∞ ∧ w ∈ ℝ → sup u w ℝ * < ∈ ℝ
101 100 rgen2 ⊢ ∀ u ∈ −∞ ∀ w ∈ ℝ sup u w ℝ * < ∈ ℝ
102 fveq2 ⊢ z = u w → . ⁡ z = . ⁡ u w
103 df-ov ⊢ u w = . ⁡ u w
104 102 103 eqtr4di ⊢ z = u w → . ⁡ z = u w
105 104 supeq1d ⊢ z = u w → sup . ⁡ z ℝ * < = sup u w ℝ * <
106 105 eleq1d ⊢ z = u w → sup . ⁡ z ℝ * < ∈ ℝ ↔ sup u w ℝ * < ∈ ℝ
107 106 ralxp ⊢ ∀ z ∈ −∞ × ℝ sup . ⁡ z ℝ * < ∈ ℝ ↔ ∀ u ∈ −∞ ∀ w ∈ ℝ sup u w ℝ * < ∈ ℝ
108 101 107 mpbir ⊢ ∀ z ∈ −∞ × ℝ sup . ⁡ z ℝ * < ∈ ℝ
109 ffn ⊢ . : ℝ * × ℝ * ⟶ 𝒫 ℝ → . Fn ℝ * × ℝ *
110 30 109 ax-mp ⊢ . Fn ℝ * × ℝ *
111 supeq1 ⊢ w = . ⁡ z → sup w ℝ * < = sup . ⁡ z ℝ * <
112 111 eleq1d ⊢ w = . ⁡ z → sup w ℝ * < ∈ ℝ ↔ sup . ⁡ z ℝ * < ∈ ℝ
113 112 ralima ⊢ . Fn ℝ * × ℝ * ∧ −∞ × ℝ ⊆ ℝ * × ℝ * → ∀ w ∈ . −∞ × ℝ sup w ℝ * < ∈ ℝ ↔ ∀ z ∈ −∞ × ℝ sup . ⁡ z ℝ * < ∈ ℝ
114 110 36 113 mp2an ⊢ ∀ w ∈ . −∞ × ℝ sup w ℝ * < ∈ ℝ ↔ ∀ z ∈ −∞ × ℝ sup . ⁡ z ℝ * < ∈ ℝ
115 108 114 mpbir ⊢ ∀ w ∈ . −∞ × ℝ sup w ℝ * < ∈ ℝ
116 ssralv ⊢ v ⊆ . −∞ × ℝ → ∀ w ∈ . −∞ × ℝ sup w ℝ * < ∈ ℝ → ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ∈ ℝ
117 74 115 116 mpisyl ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin → ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ∈ ℝ
118 117 adantrr ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v → ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ∈ ℝ
119 fimaxre3 ⊢ v ∈ Fin ∧ ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ∈ ℝ → ∃ x ∈ ℝ ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ≤ x
120 72 118 119 syl2anc ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v → ∃ x ∈ ℝ ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ≤ x
121 simplrr ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v ∧ x ∈ ℝ → ran ⁡ F ⊆ ⋃ v
122 121 sselda ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v ∧ x ∈ ℝ ∧ z ∈ ran ⁡ F → z ∈ ⋃ v
123 eluni2 ⊢ z ∈ ⋃ v ↔ ∃ w ∈ v z ∈ w
124 r19.29r ⊢ ∃ w ∈ v z ∈ w ∧ ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ≤ x → ∃ w ∈ v z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x
125 sspwuni ⊢ . −∞ × ℝ ⊆ 𝒫 ℝ ↔ ⋃ . −∞ × ℝ ⊆ ℝ
126 15 125 mpbir ⊢ . −∞ × ℝ ⊆ 𝒫 ℝ
127 74 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v ∧ z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → v ⊆ . −∞ × ℝ
128 simp2r ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v ∧ z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → w ∈ v
129 127 128 sseldd ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v ∧ z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → w ∈ . −∞ × ℝ
130 126 129 sselid ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v ∧ z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → w ∈ 𝒫 ℝ
131 130 elpwid ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v ∧ z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → w ⊆ ℝ
132 simp3l ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v ∧ z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → z ∈ w
133 131 132 sseldd ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v ∧ z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → z ∈ ℝ
134 117 r19.21bi ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ w ∈ v → sup w ℝ * < ∈ ℝ
135 134 adantrl ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v → sup w ℝ * < ∈ ℝ
136 135 3adant3 ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v ∧ z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → sup w ℝ * < ∈ ℝ
137 simp2l ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v ∧ z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → x ∈ ℝ
138 131 18 sstrdi ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v ∧ z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → w ⊆ ℝ *
139 supxrub ⊢ w ⊆ ℝ * ∧ z ∈ w → z ≤ sup w ℝ * <
140 138 132 139 syl2anc ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v ∧ z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → z ≤ sup w ℝ * <
141 simp3r ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v ∧ z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → sup w ℝ * < ≤ x
142 133 136 137 140 141 letrd ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v ∧ z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → z ≤ x
143 142 3expia ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v → z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → z ≤ x
144 143 anassrs ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ ∧ w ∈ v → z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → z ≤ x
145 144 rexlimdva ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ x ∈ ℝ → ∃ w ∈ v z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → z ≤ x
146 145 adantlrr ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v ∧ x ∈ ℝ → ∃ w ∈ v z ∈ w ∧ sup w ℝ * < ≤ x → z ≤ x
147 124 146 syl5 ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v ∧ x ∈ ℝ → ∃ w ∈ v z ∈ w ∧ ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ≤ x → z ≤ x
148 147 expdimp ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v ∧ x ∈ ℝ ∧ ∃ w ∈ v z ∈ w → ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ≤ x → z ≤ x
149 123 148 sylan2b ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v ∧ x ∈ ℝ ∧ z ∈ ⋃ v → ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ≤ x → z ≤ x
150 122 149 syldan ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v ∧ x ∈ ℝ ∧ z ∈ ran ⁡ F → ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ≤ x → z ≤ x
151 150 ralrimdva ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v ∧ x ∈ ℝ → ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ≤ x → ∀ z ∈ ran ⁡ F z ≤ x
152 9 ffnd ⊢ φ → F Fn X
153 152 ad2antrr ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v ∧ x ∈ ℝ → F Fn X
154 breq1 ⊢ z = F ⁡ y → z ≤ x ↔ F ⁡ y ≤ x
155 154 ralrn ⊢ F Fn X → ∀ z ∈ ran ⁡ F z ≤ x ↔ ∀ y ∈ X F ⁡ y ≤ x
156 153 155 syl ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v ∧ x ∈ ℝ → ∀ z ∈ ran ⁡ F z ≤ x ↔ ∀ y ∈ X F ⁡ y ≤ x
157 151 156 sylibd ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v ∧ x ∈ ℝ → ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ≤ x → ∀ y ∈ X F ⁡ y ≤ x
158 157 reximdva ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v → ∃ x ∈ ℝ ∀ w ∈ v sup w ℝ * < ≤ x → ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ X F ⁡ y ≤ x
159 120 158 mpd ⊢ φ ∧ v ∈ 𝒫 . −∞ × ℝ ∩ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ ⋃ v → ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ X F ⁡ y ≤ x
160 68 159 rexlimddv ⊢ φ → ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ X F ⁡ y ≤ x