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Theorem iooelexlt

Description: An element of an open interval is not its smallest element. (Contributed by ML, 2-Aug-2020)

Ref Expression
Assertion iooelexlt ⊢ X ∈ A B → ∃ y ∈ A B y < X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eliooxr ⊢ X ∈ A B → A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ *
2 1 simpld ⊢ X ∈ A B → A ∈ ℝ *
3 elxr ⊢ A ∈ ℝ * ↔ A ∈ ℝ ∨ A = +∞ ∨ A = −∞
4 19.3v ⊢ ∀ y X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ ↔ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ
5 ovex ⊢ A + X 2 ∈ V
6 nfcv ⊢ Ⅎ _ y A + X 2
7 nfre1 ⊢ Ⅎ y ∃ y ∈ A B y < X
8 elioore ⊢ X ∈ A B → X ∈ ℝ
9 readdcl ⊢ A ∈ ℝ ∧ X ∈ ℝ → A + X ∈ ℝ
10 9 rehalfcld ⊢ A ∈ ℝ ∧ X ∈ ℝ → A + X 2 ∈ ℝ
11 8 10 sylan2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ X ∈ A B → A + X 2 ∈ ℝ
12 11 ancoms ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → A + X 2 ∈ ℝ
13 12 rexrd ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → A + X 2 ∈ ℝ *
14 eliooord ⊢ X ∈ A B → A < X ∧ X < B
15 14 simpld ⊢ X ∈ A B → A < X
16 15 adantr ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → A < X
17 avglt1 ⊢ A ∈ ℝ ∧ X ∈ ℝ → A < X ↔ A < A + X 2
18 8 17 sylan2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ X ∈ A B → A < X ↔ A < A + X 2
19 18 ancoms ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → A < X ↔ A < A + X 2
20 16 19 mpbid ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → A < A + X 2
21 8 rexrd ⊢ X ∈ A B → X ∈ ℝ *
22 21 adantr ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → X ∈ ℝ *
23 1 simprd ⊢ X ∈ A B → B ∈ ℝ *
24 23 adantr ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → B ∈ ℝ *
25 avglt2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ X ∈ ℝ → A < X ↔ A + X 2 < X
26 8 25 sylan2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ X ∈ A B → A < X ↔ A + X 2 < X
27 26 ancoms ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → A < X ↔ A + X 2 < X
28 16 27 mpbid ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → A + X 2 < X
29 14 simprd ⊢ X ∈ A B → X < B
30 29 adantr ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → X < B
31 13 22 24 28 30 xrlttrd ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → A + X 2 < B
32 elioo1 ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A + X 2 ∈ A B ↔ A + X 2 ∈ ℝ * ∧ A < A + X 2 ∧ A + X 2 < B
33 1 32 syl ⊢ X ∈ A B → A + X 2 ∈ A B ↔ A + X 2 ∈ ℝ * ∧ A < A + X 2 ∧ A + X 2 < B
34 33 adantr ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → A + X 2 ∈ A B ↔ A + X 2 ∈ ℝ * ∧ A < A + X 2 ∧ A + X 2 < B
35 13 20 31 34 mpbir3and ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → A + X 2 ∈ A B
36 35 28 jca ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → A + X 2 ∈ A B ∧ A + X 2 < X
37 eleq1 ⊢ y = A + X 2 → y ∈ A B ↔ A + X 2 ∈ A B
38 breq1 ⊢ y = A + X 2 → y < X ↔ A + X 2 < X
39 37 38 anbi12d ⊢ y = A + X 2 → y ∈ A B ∧ y < X ↔ A + X 2 ∈ A B ∧ A + X 2 < X
40 36 39 imbitrrid ⊢ y = A + X 2 → X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → y ∈ A B ∧ y < X
41 rspe ⊢ y ∈ A B ∧ y < X → ∃ y ∈ A B y < X
42 40 41 syl6 ⊢ y = A + X 2 → X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → ∃ y ∈ A B y < X
43 6 7 42 spcimgf ⊢ A + X 2 ∈ V → ∀ y X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → ∃ y ∈ A B y < X
44 5 43 ax-mp ⊢ ∀ y X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → ∃ y ∈ A B y < X
45 4 44 sylbir ⊢ X ∈ A B ∧ A ∈ ℝ → ∃ y ∈ A B y < X
46 45 expcom ⊢ A ∈ ℝ → X ∈ A B → ∃ y ∈ A B y < X
47 simpl ⊢ X ∈ A B ∧ A = +∞ → X ∈ A B
48 oveq1 ⊢ A = +∞ → A B = +∞ B
49 48 eleq2d ⊢ A = +∞ → X ∈ A B ↔ X ∈ +∞ B
50 49 adantl ⊢ X ∈ A B ∧ A = +∞ → X ∈ A B ↔ X ∈ +∞ B
51 pnfxr ⊢ +∞ ∈ ℝ *
52 elioo2 ⊢ +∞ ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → X ∈ +∞ B ↔ X ∈ ℝ ∧ +∞ < X ∧ X < B
53 51 52 mpan ⊢ B ∈ ℝ * → X ∈ +∞ B ↔ X ∈ ℝ ∧ +∞ < X ∧ X < B
54 53 biimpd ⊢ B ∈ ℝ * → X ∈ +∞ B → X ∈ ℝ ∧ +∞ < X ∧ X < B
55 elioore ⊢ X ∈ +∞ B → X ∈ ℝ
56 rexr ⊢ X ∈ ℝ → X ∈ ℝ *
57 pnfnlt ⊢ X ∈ ℝ * → ¬ +∞ < X
58 56 57 syl ⊢ X ∈ ℝ → ¬ +∞ < X
59 58 intn3an2d ⊢ X ∈ ℝ → ¬ X ∈ ℝ ∧ +∞ < X ∧ X < B
60 55 59 syl ⊢ X ∈ +∞ B → ¬ X ∈ ℝ ∧ +∞ < X ∧ X < B
61 60 a1i ⊢ B ∈ ℝ * → X ∈ +∞ B → ¬ X ∈ ℝ ∧ +∞ < X ∧ X < B
62 54 61 pm2.65d ⊢ B ∈ ℝ * → ¬ X ∈ +∞ B
63 23 62 syl ⊢ X ∈ A B → ¬ X ∈ +∞ B
64 63 pm2.21d ⊢ X ∈ A B → X ∈ +∞ B → ∃ y ∈ A B y < X
65 64 adantr ⊢ X ∈ A B ∧ A = +∞ → X ∈ +∞ B → ∃ y ∈ A B y < X
66 50 65 sylbid ⊢ X ∈ A B ∧ A = +∞ → X ∈ A B → ∃ y ∈ A B y < X
67 47 66 mpd ⊢ X ∈ A B ∧ A = +∞ → ∃ y ∈ A B y < X
68 67 expcom ⊢ A = +∞ → X ∈ A B → ∃ y ∈ A B y < X
69 19.3v ⊢ ∀ y X ∈ A B ∧ A = −∞ ↔ X ∈ A B ∧ A = −∞
70 ovex ⊢ X − 1 ∈ V
71 nfcv ⊢ Ⅎ _ y X − 1
72 peano2rem ⊢ X ∈ ℝ → X − 1 ∈ ℝ
73 8 72 syl ⊢ X ∈ A B → X − 1 ∈ ℝ
74 mnflt ⊢ X − 1 ∈ ℝ → −∞ < X − 1
75 73 74 syl ⊢ X ∈ A B → −∞ < X − 1
76 73 rexrd ⊢ X ∈ A B → X − 1 ∈ ℝ *
77 8 ltm1d ⊢ X ∈ A B → X − 1 < X
78 76 21 23 77 29 xrlttrd ⊢ X ∈ A B → X − 1 < B
79 mnfxr ⊢ −∞ ∈ ℝ *
80 elioo2 ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → X − 1 ∈ −∞ B ↔ X − 1 ∈ ℝ ∧ −∞ < X − 1 ∧ X − 1 < B
81 79 80 mpan ⊢ B ∈ ℝ * → X − 1 ∈ −∞ B ↔ X − 1 ∈ ℝ ∧ −∞ < X − 1 ∧ X − 1 < B
82 23 81 syl ⊢ X ∈ A B → X − 1 ∈ −∞ B ↔ X − 1 ∈ ℝ ∧ −∞ < X − 1 ∧ X − 1 < B
83 73 75 78 82 mpbir3and ⊢ X ∈ A B → X − 1 ∈ −∞ B
84 83 adantr ⊢ X ∈ A B ∧ A = −∞ → X − 1 ∈ −∞ B
85 oveq1 ⊢ A = −∞ → A B = −∞ B
86 85 eleq2d ⊢ A = −∞ → X − 1 ∈ A B ↔ X − 1 ∈ −∞ B
87 86 adantl ⊢ X ∈ A B ∧ A = −∞ → X − 1 ∈ A B ↔ X − 1 ∈ −∞ B
88 84 87 mpbird ⊢ X ∈ A B ∧ A = −∞ → X − 1 ∈ A B
89 77 adantr ⊢ X ∈ A B ∧ A = −∞ → X − 1 < X
90 88 89 jca ⊢ X ∈ A B ∧ A = −∞ → X − 1 ∈ A B ∧ X − 1 < X
91 90 adantr ⊢ X ∈ A B ∧ A = −∞ ∧ y = X − 1 → X − 1 ∈ A B ∧ X − 1 < X
92 eleq1 ⊢ y = X − 1 → y ∈ A B ↔ X − 1 ∈ A B
93 breq1 ⊢ y = X − 1 → y < X ↔ X − 1 < X
94 92 93 anbi12d ⊢ y = X − 1 → y ∈ A B ∧ y < X ↔ X − 1 ∈ A B ∧ X − 1 < X
95 94 adantl ⊢ X ∈ A B ∧ A = −∞ ∧ y = X − 1 → y ∈ A B ∧ y < X ↔ X − 1 ∈ A B ∧ X − 1 < X
96 91 95 mpbird ⊢ X ∈ A B ∧ A = −∞ ∧ y = X − 1 → y ∈ A B ∧ y < X
97 96 41 syl ⊢ X ∈ A B ∧ A = −∞ ∧ y = X − 1 → ∃ y ∈ A B y < X
98 97 expcom ⊢ y = X − 1 → X ∈ A B ∧ A = −∞ → ∃ y ∈ A B y < X
99 71 7 98 spcimgf ⊢ X − 1 ∈ V → ∀ y X ∈ A B ∧ A = −∞ → ∃ y ∈ A B y < X
100 70 99 ax-mp ⊢ ∀ y X ∈ A B ∧ A = −∞ → ∃ y ∈ A B y < X
101 69 100 sylbir ⊢ X ∈ A B ∧ A = −∞ → ∃ y ∈ A B y < X
102 101 expcom ⊢ A = −∞ → X ∈ A B → ∃ y ∈ A B y < X
103 46 68 102 3jaoi ⊢ A ∈ ℝ ∨ A = +∞ ∨ A = −∞ → X ∈ A B → ∃ y ∈ A B y < X
104 3 103 sylbi ⊢ A ∈ ℝ * → X ∈ A B → ∃ y ∈ A B y < X
105 2 104 mpcom ⊢ X ∈ A B → ∃ y ∈ A B y < X