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Theorem infleinf

Description: If any element of B can be approximated from above by members of A , then the infimum of A is less than or equal to the infimum of B . (Contributed by Glauco Siliprandi, 3-Mar-2021)

Ref Expression
Hypotheses infleinf.a φA*
infleinf.b φB*
infleinf.c φxBy+zAzx+𝑒y
Assertion infleinf φsupA*<supB*<

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 infleinf.a φA*
2 infleinf.b φB*
3 infleinf.c φxBy+zAzx+𝑒y
4 infxrcl A*supA*<*
5 1 4 syl φsupA*<*
6 pnfge supA*<*supA*<+∞
7 5 6 syl φsupA*<+∞
8 7 adantr φB=supA*<+∞
9 infeq1 B=supB*<=sup*<
10 xrinf0 sup*<=+∞
11 10 a1i B=sup*<=+∞
12 9 11 eqtrd B=supB*<=+∞
13 12 eqcomd B=+∞=supB*<
14 13 adantl φB=+∞=supB*<
15 8 14 breqtrd φB=supA*<supB*<
16 neqne ¬B=B
17 16 adantl φ¬B=B
18 5 adantr φsupB*<=−∞supA*<*
19 id rr
20 2re 2
21 20 a1i r2
22 19 21 resubcld rr2
23 22 adantl φsupB*<=−∞rr2
24 simpr φsupB*<=−∞supB*<=−∞
25 infxrunb2 B*yxBx<ysupB*<=−∞
26 2 25 syl φyxBx<ysupB*<=−∞
27 26 adantr φsupB*<=−∞yxBx<ysupB*<=−∞
28 24 27 mpbird φsupB*<=−∞yxBx<y
29 28 adantr φsupB*<=−∞ryxBx<y
30 breq2 y=r2x<yx<r2
31 30 rexbidv y=r2xBx<yxBx<r2
32 31 rspcva r2yxBx<yxBx<r2
33 23 29 32 syl2anc φsupB*<=−∞rxBx<r2
34 simpl φxBφ
35 simpr φxBxB
36 1rp 1+
37 36 a1i φxB1+
38 1ex 1V
39 eleq1 y=1y+1+
40 39 3anbi3d y=1φxBy+φxB1+
41 oveq2 y=1x+𝑒y=x+𝑒1
42 41 breq2d y=1zx+𝑒yzx+𝑒1
43 42 rexbidv y=1zAzx+𝑒yzAzx+𝑒1
44 40 43 imbi12d y=1φxBy+zAzx+𝑒yφxB1+zAzx+𝑒1
45 38 44 3 vtocl φxB1+zAzx+𝑒1
46 34 35 37 45 syl3anc φxBzAzx+𝑒1
47 46 adantlr φrxBzAzx+𝑒1
48 47 3adant3 φrxBx<r2zAzx+𝑒1
49 simp1l φrxBx<r2φ
50 49 ad2antrr φrxBx<r2zAzx+𝑒1φ
51 50 1 syl φrxBx<r2zAzx+𝑒1A*
52 50 2 syl φrxBx<r2zAzx+𝑒1B*
53 simp1r φrxBx<r2r
54 53 ad2antrr φrxBx<r2zAzx+𝑒1r
55 simp2 φrxBx<r2xB
56 55 ad2antrr φrxBx<r2zAzx+𝑒1xB
57 simpll3 φrxBx<r2zAzx+𝑒1x<r2
58 simplr φrxBx<r2zAzx+𝑒1zA
59 simpr φrxBx<r2zAzx+𝑒1zx+𝑒1
60 51 52 54 56 57 58 59 infleinflem2 φrxBx<r2zAzx+𝑒1z<r
61 60 ex φrxBx<r2zAzx+𝑒1z<r
62 61 reximdva φrxBx<r2zAzx+𝑒1zAz<r
63 48 62 mpd φrxBx<r2zAz<r
64 63 3exp φrxBx<r2zAz<r
65 64 adantlr φsupB*<=−∞rxBx<r2zAz<r
66 65 rexlimdv φsupB*<=−∞rxBx<r2zAz<r
67 33 66 mpd φsupB*<=−∞rzAz<r
68 67 ralrimiva φsupB*<=−∞rzAz<r
69 infxrunb2 A*rzAz<rsupA*<=−∞
70 1 69 syl φrzAz<rsupA*<=−∞
71 70 adantr φsupB*<=−∞rzAz<rsupA*<=−∞
72 68 71 mpbid φsupB*<=−∞supA*<=−∞
73 72 24 eqtr4d φsupB*<=−∞supA*<=supB*<
74 18 73 xreqled φsupB*<=−∞supA*<supB*<
75 74 adantlr φBsupB*<=−∞supA*<supB*<
76 mnfxr −∞*
77 76 a1i φ−∞*
78 77 ad2antrr φB¬supB*<=−∞−∞*
79 infxrcl B*supB*<*
80 2 79 syl φsupB*<*
81 80 ad2antrr φB¬supB*<=−∞supB*<*
82 mnfle supB*<*−∞supB*<
83 81 82 syl φB¬supB*<=−∞−∞supB*<
84 neqne ¬supB*<=−∞supB*<−∞
85 84 necomd ¬supB*<=−∞−∞supB*<
86 85 adantl φB¬supB*<=−∞−∞supB*<
87 78 81 83 86 xrleneltd φB¬supB*<=−∞−∞<supB*<
88 5 ad2antrr φB−∞<supB*<supA*<*
89 80 ad2antrr φB−∞<supB*<supB*<*
90 nfv bφB−∞<supB*<w+
91 2 ad3antrrr φB−∞<supB*<w+B*
92 simpllr φB−∞<supB*<w+B
93 simpr φ−∞<supB*<−∞<supB*<
94 infxrbnd2 B*bxBbx−∞<supB*<
95 2 94 syl φbxBbx−∞<supB*<
96 95 adantr φ−∞<supB*<bxBbx−∞<supB*<
97 93 96 mpbird φ−∞<supB*<bxBbx
98 97 ad4ant13 φB−∞<supB*<w+bxBbx
99 simpr φB−∞<supB*<w+w+
100 99 rphalfcld φB−∞<supB*<w+w2+
101 90 91 92 98 100 infrpge φB−∞<supB*<w+xBxsupB*<+𝑒w2
102 simpll φw+xBφ
103 simpr φw+xBxB
104 rphalfcl w+w2+
105 104 ad2antlr φw+xBw2+
106 ovex w2V
107 eleq1 y=w2y+w2+
108 107 3anbi3d y=w2φxBy+φxBw2+
109 oveq2 y=w2x+𝑒y=x+𝑒w2
110 109 breq2d y=w2zx+𝑒yzx+𝑒w2
111 110 rexbidv y=w2zAzx+𝑒yzAzx+𝑒w2
112 108 111 imbi12d y=w2φxBy+zAzx+𝑒yφxBw2+zAzx+𝑒w2
113 106 112 3 vtocl φxBw2+zAzx+𝑒w2
114 102 103 105 113 syl3anc φw+xBzAzx+𝑒w2
115 114 3adant3 φw+xBxsupB*<+𝑒w2zAzx+𝑒w2
116 simp11l φw+xBxsupB*<+𝑒w2zAzx+𝑒w2φ
117 116 1 syl φw+xBxsupB*<+𝑒w2zAzx+𝑒w2A*
118 116 2 syl φw+xBxsupB*<+𝑒w2zAzx+𝑒w2B*
119 simp11 φw+xBxsupB*<+𝑒w2zAzx+𝑒w2φw+
120 119 simprd φw+xBxsupB*<+𝑒w2zAzx+𝑒w2w+
121 simp12 φw+xBxsupB*<+𝑒w2zAzx+𝑒w2xB
122 simp3 φw+xBxsupB*<+𝑒w2xsupB*<+𝑒w2
123 122 3ad2ant1 φw+xBxsupB*<+𝑒w2zAzx+𝑒w2xsupB*<+𝑒w2
124 simp2 φw+xBxsupB*<+𝑒w2zAzx+𝑒w2zA
125 simp3 φw+xBxsupB*<+𝑒w2zAzx+𝑒w2zx+𝑒w2
126 117 118 120 121 123 124 125 infleinflem1 φw+xBxsupB*<+𝑒w2zAzx+𝑒w2supA*<supB*<+𝑒w
127 126 3exp φw+xBxsupB*<+𝑒w2zAzx+𝑒w2supA*<supB*<+𝑒w
128 127 rexlimdv φw+xBxsupB*<+𝑒w2zAzx+𝑒w2supA*<supB*<+𝑒w
129 115 128 mpd φw+xBxsupB*<+𝑒w2supA*<supB*<+𝑒w
130 129 3exp φw+xBxsupB*<+𝑒w2supA*<supB*<+𝑒w
131 130 rexlimdv φw+xBxsupB*<+𝑒w2supA*<supB*<+𝑒w
132 131 ad4ant14 φB−∞<supB*<w+xBxsupB*<+𝑒w2supA*<supB*<+𝑒w
133 101 132 mpd φB−∞<supB*<w+supA*<supB*<+𝑒w
134 88 89 133 xrlexaddrp φB−∞<supB*<supA*<supB*<
135 87 134 syldan φB¬supB*<=−∞supA*<supB*<
136 75 135 pm2.61dan φBsupA*<supB*<
137 17 136 syldan φ¬B=supA*<supB*<
138 15 137 pm2.61dan φsupA*<supB*<