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Theorem ltxr

Description: The 'less than' binary relation on the set of extended reals. Definition 12-3.1 of Gleason p. 173. (Contributed by NM, 14-Oct-2005)

Ref Expression
Assertion ltxr ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A < B ↔ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < ℝ B ∨ A = −∞ ∧ B = +∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞ ∨ A = −∞ ∧ B ∈ ℝ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 breq12 ⊢ x = A ∧ y = B → x < ℝ y ↔ A < ℝ B
2 df-3an ⊢ x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ x < ℝ y ↔ x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ x < ℝ y
3 2 opabbii ⊢ x y | x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ x < ℝ y = x y | x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ x < ℝ y
4 1 3 brab2a ⊢ A x y | x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ x < ℝ y B ↔ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < ℝ B
5 4 a1i ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A x y | x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ x < ℝ y B ↔ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < ℝ B
6 brun ⊢ A ℝ ∪ −∞ × +∞ ∪ −∞ × ℝ B ↔ A ℝ ∪ −∞ × +∞ B ∨ A −∞ × ℝ B
7 brxp ⊢ A ℝ ∪ −∞ × +∞ B ↔ A ∈ ℝ ∪ −∞ ∧ B ∈ +∞
8 elun ⊢ A ∈ ℝ ∪ −∞ ↔ A ∈ ℝ ∨ A ∈ −∞
9 orcom ⊢ A ∈ ℝ ∨ A ∈ −∞ ↔ A ∈ −∞ ∨ A ∈ ℝ
10 8 9 bitri ⊢ A ∈ ℝ ∪ −∞ ↔ A ∈ −∞ ∨ A ∈ ℝ
11 elsng ⊢ A ∈ ℝ * → A ∈ −∞ ↔ A = −∞
12 11 orbi1d ⊢ A ∈ ℝ * → A ∈ −∞ ∨ A ∈ ℝ ↔ A = −∞ ∨ A ∈ ℝ
13 10 12 bitrid ⊢ A ∈ ℝ * → A ∈ ℝ ∪ −∞ ↔ A = −∞ ∨ A ∈ ℝ
14 elsng ⊢ B ∈ ℝ * → B ∈ +∞ ↔ B = +∞
15 13 14 bi2anan9 ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A ∈ ℝ ∪ −∞ ∧ B ∈ +∞ ↔ A = −∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞
16 andir ⊢ A = −∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞ ↔ A = −∞ ∧ B = +∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞
17 15 16 bitrdi ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A ∈ ℝ ∪ −∞ ∧ B ∈ +∞ ↔ A = −∞ ∧ B = +∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞
18 7 17 bitrid ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A ℝ ∪ −∞ × +∞ B ↔ A = −∞ ∧ B = +∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞
19 brxp ⊢ A −∞ × ℝ B ↔ A ∈ −∞ ∧ B ∈ ℝ
20 11 anbi1d ⊢ A ∈ ℝ * → A ∈ −∞ ∧ B ∈ ℝ ↔ A = −∞ ∧ B ∈ ℝ
21 20 adantr ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A ∈ −∞ ∧ B ∈ ℝ ↔ A = −∞ ∧ B ∈ ℝ
22 19 21 bitrid ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A −∞ × ℝ B ↔ A = −∞ ∧ B ∈ ℝ
23 18 22 orbi12d ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A ℝ ∪ −∞ × +∞ B ∨ A −∞ × ℝ B ↔ A = −∞ ∧ B = +∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞ ∨ A = −∞ ∧ B ∈ ℝ
24 orass ⊢ A = −∞ ∧ B = +∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞ ∨ A = −∞ ∧ B ∈ ℝ ↔ A = −∞ ∧ B = +∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞ ∨ A = −∞ ∧ B ∈ ℝ
25 23 24 bitrdi ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A ℝ ∪ −∞ × +∞ B ∨ A −∞ × ℝ B ↔ A = −∞ ∧ B = +∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞ ∨ A = −∞ ∧ B ∈ ℝ
26 6 25 bitrid ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A ℝ ∪ −∞ × +∞ ∪ −∞ × ℝ B ↔ A = −∞ ∧ B = +∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞ ∨ A = −∞ ∧ B ∈ ℝ
27 5 26 orbi12d ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A x y | x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ x < ℝ y B ∨ A ℝ ∪ −∞ × +∞ ∪ −∞ × ℝ B ↔ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < ℝ B ∨ A = −∞ ∧ B = +∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞ ∨ A = −∞ ∧ B ∈ ℝ
28 df-ltxr ⊢ < = x y | x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ x < ℝ y ∪ ℝ ∪ −∞ × +∞ ∪ −∞ × ℝ
29 28 breqi ⊢ A < B ↔ A x y | x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ x < ℝ y ∪ ℝ ∪ −∞ × +∞ ∪ −∞ × ℝ B
30 brun ⊢ A x y | x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ x < ℝ y ∪ ℝ ∪ −∞ × +∞ ∪ −∞ × ℝ B ↔ A x y | x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ x < ℝ y B ∨ A ℝ ∪ −∞ × +∞ ∪ −∞ × ℝ B
31 29 30 bitri ⊢ A < B ↔ A x y | x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ x < ℝ y B ∨ A ℝ ∪ −∞ × +∞ ∪ −∞ × ℝ B
32 orass ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < ℝ B ∨ A = −∞ ∧ B = +∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞ ∨ A = −∞ ∧ B ∈ ℝ ↔ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < ℝ B ∨ A = −∞ ∧ B = +∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞ ∨ A = −∞ ∧ B ∈ ℝ
33 27 31 32 3bitr4g ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A < B ↔ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < ℝ B ∨ A = −∞ ∧ B = +∞ ∨ A ∈ ℝ ∧ B = +∞ ∨ A = −∞ ∧ B ∈ ℝ