Metamath Proof Explorer


Theorem ioorrnopnxrlem

Description: Given a point F that belongs to an indexed product of (possibly unbounded) open intervals, then F belongs to an open product of bounded open intervals that's a subset of the original indexed product. (Contributed by Glauco Siliprandi, 8-Apr-2021)

Ref Expression
Hypotheses ioorrnopnxrlem.x ⊢ φ → X ∈ Fin
ioorrnopnxrlem.a ⊢ φ → A : X ⟶ ℝ *
ioorrnopnxrlem.b ⊢ φ → B : X ⟶ ℝ *
ioorrnopnxrlem.f ⊢ φ → F ∈ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i
ioorrnopnxrlem.l ⊢ L = i ∈ X ⟼ if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i
ioorrnopnxrlem.r ⊢ R = i ∈ X ⟼ if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i
ioorrnopnxrlem.v ⊢ V = ⨉ i ∈ X L ⁡ i R ⁡ i
Assertion ioorrnopnxrlem ⊢ φ → ∃ v ∈ TopOpen ⁡ X F ∈ v ∧ v ⊆ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ioorrnopnxrlem.x ⊢ φ → X ∈ Fin
2 ioorrnopnxrlem.a ⊢ φ → A : X ⟶ ℝ *
3 ioorrnopnxrlem.b ⊢ φ → B : X ⟶ ℝ *
4 ioorrnopnxrlem.f ⊢ φ → F ∈ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i
5 ioorrnopnxrlem.l ⊢ L = i ∈ X ⟼ if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i
6 ioorrnopnxrlem.r ⊢ R = i ∈ X ⟼ if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i
7 ioorrnopnxrlem.v ⊢ V = ⨉ i ∈ X L ⁡ i R ⁡ i
8 7 a1i ⊢ φ → V = ⨉ i ∈ X L ⁡ i R ⁡ i
9 iftrue ⊢ A ⁡ i = −∞ → if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i = F ⁡ i − 1
10 9 adantl ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i = F ⁡ i − 1
11 4 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X → F ∈ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i
12 simpr ⊢ φ ∧ i ∈ X → i ∈ X
13 fvixp2 ⊢ F ∈ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i ∧ i ∈ X → F ⁡ i ∈ A ⁡ i B ⁡ i
14 11 12 13 syl2anc ⊢ φ ∧ i ∈ X → F ⁡ i ∈ A ⁡ i B ⁡ i
15 14 elioored ⊢ φ ∧ i ∈ X → F ⁡ i ∈ ℝ
16 1red ⊢ φ ∧ i ∈ X → 1 ∈ ℝ
17 15 16 resubcld ⊢ φ ∧ i ∈ X → F ⁡ i − 1 ∈ ℝ
18 17 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → F ⁡ i − 1 ∈ ℝ
19 10 18 eqeltrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i ∈ ℝ
20 iffalse ⊢ ¬ A ⁡ i = −∞ → if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i = A ⁡ i
21 20 adantl ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ A ⁡ i = −∞ → if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i = A ⁡ i
22 neqne ⊢ ¬ A ⁡ i = −∞ → A ⁡ i ≠ −∞
23 22 adantl ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ A ⁡ i = −∞ → A ⁡ i ≠ −∞
24 2 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ i ∈ X → A ⁡ i ∈ ℝ *
25 24 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i ≠ −∞ → A ⁡ i ∈ ℝ *
26 simpr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i ≠ −∞ → A ⁡ i ≠ −∞
27 pnfxr ⊢ +∞ ∈ ℝ *
28 27 a1i ⊢ φ ∧ i ∈ X → +∞ ∈ ℝ *
29 15 rexrd ⊢ φ ∧ i ∈ X → F ⁡ i ∈ ℝ *
30 3 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ i ∈ X → B ⁡ i ∈ ℝ *
31 ioogtlb ⊢ A ⁡ i ∈ ℝ * ∧ B ⁡ i ∈ ℝ * ∧ F ⁡ i ∈ A ⁡ i B ⁡ i → A ⁡ i < F ⁡ i
32 24 30 14 31 syl3anc ⊢ φ ∧ i ∈ X → A ⁡ i < F ⁡ i
33 15 ltpnfd ⊢ φ ∧ i ∈ X → F ⁡ i < +∞
34 24 29 28 32 33 xrlttrd ⊢ φ ∧ i ∈ X → A ⁡ i < +∞
35 24 28 34 xrltned ⊢ φ ∧ i ∈ X → A ⁡ i ≠ +∞
36 35 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i ≠ −∞ → A ⁡ i ≠ +∞
37 25 26 36 xrred ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i ≠ −∞ → A ⁡ i ∈ ℝ
38 23 37 syldan ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ A ⁡ i = −∞ → A ⁡ i ∈ ℝ
39 21 38 eqeltrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ A ⁡ i = −∞ → if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i ∈ ℝ
40 19 39 pm2.61dan ⊢ φ ∧ i ∈ X → if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i ∈ ℝ
41 40 5 fmptd ⊢ φ → L : X ⟶ ℝ
42 iftrue ⊢ B ⁡ i = +∞ → if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i = F ⁡ i + 1
43 42 adantl ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i = F ⁡ i + 1
44 15 16 readdcld ⊢ φ ∧ i ∈ X → F ⁡ i + 1 ∈ ℝ
45 44 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → F ⁡ i + 1 ∈ ℝ
46 43 45 eqeltrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i ∈ ℝ
47 iffalse ⊢ ¬ B ⁡ i = +∞ → if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i = B ⁡ i
48 47 adantl ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ B ⁡ i = +∞ → if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i = B ⁡ i
49 neqne ⊢ ¬ B ⁡ i = +∞ → B ⁡ i ≠ +∞
50 49 adantl ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ B ⁡ i = +∞ → B ⁡ i ≠ +∞
51 30 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i ≠ +∞ → B ⁡ i ∈ ℝ *
52 mnfxr ⊢ −∞ ∈ ℝ *
53 52 a1i ⊢ φ ∧ i ∈ X → −∞ ∈ ℝ *
54 15 mnfltd ⊢ φ ∧ i ∈ X → −∞ < F ⁡ i
55 iooltub ⊢ A ⁡ i ∈ ℝ * ∧ B ⁡ i ∈ ℝ * ∧ F ⁡ i ∈ A ⁡ i B ⁡ i → F ⁡ i < B ⁡ i
56 24 30 14 55 syl3anc ⊢ φ ∧ i ∈ X → F ⁡ i < B ⁡ i
57 53 29 30 54 56 xrlttrd ⊢ φ ∧ i ∈ X → −∞ < B ⁡ i
58 53 30 57 xrgtned ⊢ φ ∧ i ∈ X → B ⁡ i ≠ −∞
59 58 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i ≠ +∞ → B ⁡ i ≠ −∞
60 simpr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i ≠ +∞ → B ⁡ i ≠ +∞
61 51 59 60 xrred ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i ≠ +∞ → B ⁡ i ∈ ℝ
62 50 61 syldan ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ B ⁡ i = +∞ → B ⁡ i ∈ ℝ
63 48 62 eqeltrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ B ⁡ i = +∞ → if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i ∈ ℝ
64 46 63 pm2.61dan ⊢ φ ∧ i ∈ X → if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i ∈ ℝ
65 64 6 fmptd ⊢ φ → R : X ⟶ ℝ
66 1 41 65 ioorrnopn ⊢ φ → ⨉ i ∈ X L ⁡ i R ⁡ i ∈ TopOpen ⁡ X
67 8 66 eqeltrd ⊢ φ → V ∈ TopOpen ⁡ X
68 4 elexd ⊢ φ → F ∈ V
69 ixpfn ⊢ F ∈ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i → F Fn X
70 4 69 syl ⊢ φ → F Fn X
71 41 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ i ∈ X → L ⁡ i ∈ ℝ
72 71 rexrd ⊢ φ ∧ i ∈ X → L ⁡ i ∈ ℝ *
73 65 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ i ∈ X → R ⁡ i ∈ ℝ
74 73 rexrd ⊢ φ ∧ i ∈ X → R ⁡ i ∈ ℝ *
75 5 a1i ⊢ φ → L = i ∈ X ⟼ if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i
76 40 elexd ⊢ φ ∧ i ∈ X → if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i ∈ V
77 75 76 fvmpt2d ⊢ φ ∧ i ∈ X → L ⁡ i = if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i
78 77 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → L ⁡ i = if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i
79 78 10 eqtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → L ⁡ i = F ⁡ i − 1
80 15 ltm1d ⊢ φ ∧ i ∈ X → F ⁡ i − 1 < F ⁡ i
81 80 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → F ⁡ i − 1 < F ⁡ i
82 79 81 eqbrtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → L ⁡ i < F ⁡ i
83 77 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ A ⁡ i = −∞ → L ⁡ i = if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i
84 83 21 eqtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ A ⁡ i = −∞ → L ⁡ i = A ⁡ i
85 32 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ A ⁡ i = −∞ → A ⁡ i < F ⁡ i
86 84 85 eqbrtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ A ⁡ i = −∞ → L ⁡ i < F ⁡ i
87 82 86 pm2.61dan ⊢ φ ∧ i ∈ X → L ⁡ i < F ⁡ i
88 15 ltp1d ⊢ φ ∧ i ∈ X → F ⁡ i < F ⁡ i + 1
89 88 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → F ⁡ i < F ⁡ i + 1
90 6 a1i ⊢ φ → R = i ∈ X ⟼ if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i
91 64 elexd ⊢ φ ∧ i ∈ X → if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i ∈ V
92 90 91 fvmpt2d ⊢ φ ∧ i ∈ X → R ⁡ i = if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i
93 92 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → R ⁡ i = if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i
94 93 43 eqtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → R ⁡ i = F ⁡ i + 1
95 94 eqcomd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → F ⁡ i + 1 = R ⁡ i
96 89 95 breqtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → F ⁡ i < R ⁡ i
97 56 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ B ⁡ i = +∞ → F ⁡ i < B ⁡ i
98 92 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ B ⁡ i = +∞ → R ⁡ i = if B ⁡ i = +∞ F ⁡ i + 1 B ⁡ i
99 98 48 eqtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ B ⁡ i = +∞ → R ⁡ i = B ⁡ i
100 99 eqcomd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ B ⁡ i = +∞ → B ⁡ i = R ⁡ i
101 97 100 breqtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ B ⁡ i = +∞ → F ⁡ i < R ⁡ i
102 96 101 pm2.61dan ⊢ φ ∧ i ∈ X → F ⁡ i < R ⁡ i
103 72 74 15 87 102 eliood ⊢ φ ∧ i ∈ X → F ⁡ i ∈ L ⁡ i R ⁡ i
104 103 ralrimiva ⊢ φ → ∀ i ∈ X F ⁡ i ∈ L ⁡ i R ⁡ i
105 68 70 104 3jca ⊢ φ → F ∈ V ∧ F Fn X ∧ ∀ i ∈ X F ⁡ i ∈ L ⁡ i R ⁡ i
106 elixp2 ⊢ F ∈ ⨉ i ∈ X L ⁡ i R ⁡ i ↔ F ∈ V ∧ F Fn X ∧ ∀ i ∈ X F ⁡ i ∈ L ⁡ i R ⁡ i
107 105 106 sylibr ⊢ φ → F ∈ ⨉ i ∈ X L ⁡ i R ⁡ i
108 107 7 eleqtrrdi ⊢ φ → F ∈ V
109 24 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → A ⁡ i ∈ ℝ *
110 72 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → L ⁡ i ∈ ℝ *
111 19 mnfltd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → −∞ < if A ⁡ i = −∞ F ⁡ i − 1 A ⁡ i
112 111 10 breqtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → −∞ < F ⁡ i − 1
113 simpr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → A ⁡ i = −∞
114 113 79 breq12d ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → A ⁡ i < L ⁡ i ↔ −∞ < F ⁡ i − 1
115 112 114 mpbird ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → A ⁡ i < L ⁡ i
116 109 110 115 xrltled ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ A ⁡ i = −∞ → A ⁡ i ≤ L ⁡ i
117 84 eqcomd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ A ⁡ i = −∞ → A ⁡ i = L ⁡ i
118 38 117 eqled ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ A ⁡ i = −∞ → A ⁡ i ≤ L ⁡ i
119 116 118 pm2.61dan ⊢ φ ∧ i ∈ X → A ⁡ i ≤ L ⁡ i
120 74 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → R ⁡ i ∈ ℝ *
121 30 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → B ⁡ i ∈ ℝ *
122 45 ltpnfd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → F ⁡ i + 1 < +∞
123 simpr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → B ⁡ i = +∞
124 94 123 breq12d ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → R ⁡ i < B ⁡ i ↔ F ⁡ i + 1 < +∞
125 122 124 mpbird ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → R ⁡ i < B ⁡ i
126 120 121 125 xrltled ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ B ⁡ i = +∞ → R ⁡ i ≤ B ⁡ i
127 73 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ B ⁡ i = +∞ → R ⁡ i ∈ ℝ
128 127 99 eqled ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ ¬ B ⁡ i = +∞ → R ⁡ i ≤ B ⁡ i
129 126 128 pm2.61dan ⊢ φ ∧ i ∈ X → R ⁡ i ≤ B ⁡ i
130 ioossioo ⊢ A ⁡ i ∈ ℝ * ∧ B ⁡ i ∈ ℝ * ∧ A ⁡ i ≤ L ⁡ i ∧ R ⁡ i ≤ B ⁡ i → L ⁡ i R ⁡ i ⊆ A ⁡ i B ⁡ i
131 24 30 119 129 130 syl22anc ⊢ φ ∧ i ∈ X → L ⁡ i R ⁡ i ⊆ A ⁡ i B ⁡ i
132 131 ralrimiva ⊢ φ → ∀ i ∈ X L ⁡ i R ⁡ i ⊆ A ⁡ i B ⁡ i
133 ss2ixp ⊢ ∀ i ∈ X L ⁡ i R ⁡ i ⊆ A ⁡ i B ⁡ i → ⨉ i ∈ X L ⁡ i R ⁡ i ⊆ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i
134 132 133 syl ⊢ φ → ⨉ i ∈ X L ⁡ i R ⁡ i ⊆ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i
135 8 134 eqsstrd ⊢ φ → V ⊆ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i
136 108 135 jca ⊢ φ → F ∈ V ∧ V ⊆ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i
137 eleq2 ⊢ v = V → F ∈ v ↔ F ∈ V
138 sseq1 ⊢ v = V → v ⊆ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i ↔ V ⊆ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i
139 137 138 anbi12d ⊢ v = V → F ∈ v ∧ v ⊆ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i ↔ F ∈ V ∧ V ⊆ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i
140 139 rspcev ⊢ V ∈ TopOpen ⁡ X ∧ F ∈ V ∧ V ⊆ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i → ∃ v ∈ TopOpen ⁡ X F ∈ v ∧ v ⊆ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i
141 67 136 140 syl2anc ⊢ φ → ∃ v ∈ TopOpen ⁡ X F ∈ v ∧ v ⊆ ⨉ i ∈ X A ⁡ i B ⁡ i