Metamath Proof Explorer


Theorem joindm3

Description: The join of any two elements always exists iff all unordered pairs have LUB (expanded version). (Contributed by Zhi Wang, 25-Sep-2024)

Ref Expression
Hypotheses joindm2.b ⊢ B = Base K
joindm2.k ⊢ φ → K ∈ V
joindm2.u ⊢ U = lub ⁡ K
joindm2.j ⊢ ∨ ˙ = join ⁡ K
joindm3.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
Assertion joindm3 ⊢ φ → dom ⁡ ∨ ˙ = B × B ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B ∃! z ∈ B x ≤ ˙ z ∧ y ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B x ≤ ˙ w ∧ y ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 joindm2.b ⊢ B = Base K
2 joindm2.k ⊢ φ → K ∈ V
3 joindm2.u ⊢ U = lub ⁡ K
4 joindm2.j ⊢ ∨ ˙ = join ⁡ K
5 joindm3.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
6 1 2 3 4 joindm2 ⊢ φ → dom ⁡ ∨ ˙ = B × B ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x y ∈ dom ⁡ U
7 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x ∈ B
8 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → y ∈ B
9 7 8 prssd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x y ⊆ B
10 biid ⊢ ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w ↔ ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w
11 1 5 3 10 2 lubeldm ⊢ φ → x y ∈ dom ⁡ U ↔ x y ⊆ B ∧ ∃! z ∈ B ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w
12 11 baibd ⊢ φ ∧ x y ⊆ B → x y ∈ dom ⁡ U ↔ ∃! z ∈ B ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w
13 9 12 syldan ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x y ∈ dom ⁡ U ↔ ∃! z ∈ B ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w
14 2 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → K ∈ V
15 1 5 4 14 7 8 joinval2lem ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B → ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w ↔ x ≤ ˙ z ∧ y ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B x ≤ ˙ w ∧ y ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w
16 15 reubidv ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B → ∃! z ∈ B ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w ↔ ∃! z ∈ B x ≤ ˙ z ∧ y ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B x ≤ ˙ w ∧ y ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w
17 16 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → ∃! z ∈ B ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B ∀ v ∈ x y v ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w ↔ ∃! z ∈ B x ≤ ˙ z ∧ y ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B x ≤ ˙ w ∧ y ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w
18 13 17 bitrd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x y ∈ dom ⁡ U ↔ ∃! z ∈ B x ≤ ˙ z ∧ y ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B x ≤ ˙ w ∧ y ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w
19 18 2ralbidva ⊢ φ → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x y ∈ dom ⁡ U ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B ∃! z ∈ B x ≤ ˙ z ∧ y ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B x ≤ ˙ w ∧ y ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w
20 6 19 bitrd ⊢ φ → dom ⁡ ∨ ˙ = B × B ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B ∃! z ∈ B x ≤ ˙ z ∧ y ≤ ˙ z ∧ ∀ w ∈ B x ≤ ˙ w ∧ y ≤ ˙ w → z ≤ ˙ w