Metamath Proof Explorer


Theorem lubval

Description: Value of the least upper bound function of a poset. Out-of-domain arguments (those not satisfying S e. dom U ) are allowed for convenience, evaluating to the empty set. (Contributed by NM, 12-Sep-2011) (Revised by NM, 9-Sep-2018)

Ref Expression
Hypotheses lubval.b ⊢ B = Base K
lubval.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
lubval.u ⊢ U = lub ⁡ K
lubval.p ⊢ ψ ↔ ∀ y ∈ S y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ S y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z
lubval.k ⊢ φ → K ∈ V
lubval.s ⊢ φ → S ⊆ B
Assertion lubval ⊢ φ → U ⁡ S = ι x ∈ B | ψ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lubval.b ⊢ B = Base K
2 lubval.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
3 lubval.u ⊢ U = lub ⁡ K
4 lubval.p ⊢ ψ ↔ ∀ y ∈ S y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ S y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z
5 lubval.k ⊢ φ → K ∈ V
6 lubval.s ⊢ φ → S ⊆ B
7 biid ⊢ ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ↔ ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z
8 5 adantr ⊢ φ ∧ S ∈ dom ⁡ U → K ∈ V
9 1 2 3 7 8 lubfval ⊢ φ ∧ S ∈ dom ⁡ U → U = s ∈ 𝒫 B ⟼ ι x ∈ B | ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ↾ s | ∃! x ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z
10 9 fveq1d ⊢ φ ∧ S ∈ dom ⁡ U → U ⁡ S = s ∈ 𝒫 B ⟼ ι x ∈ B | ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ↾ s | ∃! x ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ⁡ S
11 simpr ⊢ φ ∧ S ∈ dom ⁡ U → S ∈ dom ⁡ U
12 1 2 3 4 8 11 lubeu ⊢ φ ∧ S ∈ dom ⁡ U → ∃! x ∈ B ψ
13 raleq ⊢ s = S → ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ↔ ∀ y ∈ S y ≤ ˙ x
14 raleq ⊢ s = S → ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z ↔ ∀ y ∈ S y ≤ ˙ z
15 14 imbi1d ⊢ s = S → ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ↔ ∀ y ∈ S y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z
16 15 ralbidv ⊢ s = S → ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ↔ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ S y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z
17 13 16 anbi12d ⊢ s = S → ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ↔ ∀ y ∈ S y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ S y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z
18 17 4 bitr4di ⊢ s = S → ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ↔ ψ
19 18 reubidv ⊢ s = S → ∃! x ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ↔ ∃! x ∈ B ψ
20 11 12 19 elabd ⊢ φ ∧ S ∈ dom ⁡ U → S ∈ s | ∃! x ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z
21 20 fvresd ⊢ φ ∧ S ∈ dom ⁡ U → s ∈ 𝒫 B ⟼ ι x ∈ B | ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ↾ s | ∃! x ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ⁡ S = s ∈ 𝒫 B ⟼ ι x ∈ B | ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ⁡ S
22 6 adantr ⊢ φ ∧ S ∈ dom ⁡ U → S ⊆ B
23 1 fvexi ⊢ B ∈ V
24 23 elpw2 ⊢ S ∈ 𝒫 B ↔ S ⊆ B
25 22 24 sylibr ⊢ φ ∧ S ∈ dom ⁡ U → S ∈ 𝒫 B
26 18 riotabidv ⊢ s = S → ι x ∈ B | ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z = ι x ∈ B | ψ
27 eqid ⊢ s ∈ 𝒫 B ⟼ ι x ∈ B | ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z = s ∈ 𝒫 B ⟼ ι x ∈ B | ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z
28 riotaex ⊢ ι x ∈ B | ψ ∈ V
29 26 27 28 fvmpt ⊢ S ∈ 𝒫 B → s ∈ 𝒫 B ⟼ ι x ∈ B | ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ⁡ S = ι x ∈ B | ψ
30 25 29 syl ⊢ φ ∧ S ∈ dom ⁡ U → s ∈ 𝒫 B ⟼ ι x ∈ B | ∀ y ∈ s y ≤ ˙ x ∧ ∀ z ∈ B ∀ y ∈ s y ≤ ˙ z → x ≤ ˙ z ⁡ S = ι x ∈ B | ψ
31 10 21 30 3eqtrd ⊢ φ ∧ S ∈ dom ⁡ U → U ⁡ S = ι x ∈ B | ψ
32 ndmfv ⊢ ¬ S ∈ dom ⁡ U → U ⁡ S = ∅
33 32 adantl ⊢ φ ∧ ¬ S ∈ dom ⁡ U → U ⁡ S = ∅
34 1 2 3 4 5 lubeldm ⊢ φ → S ∈ dom ⁡ U ↔ S ⊆ B ∧ ∃! x ∈ B ψ
35 34 biimprd ⊢ φ → S ⊆ B ∧ ∃! x ∈ B ψ → S ∈ dom ⁡ U
36 6 35 mpand ⊢ φ → ∃! x ∈ B ψ → S ∈ dom ⁡ U
37 36 con3dimp ⊢ φ ∧ ¬ S ∈ dom ⁡ U → ¬ ∃! x ∈ B ψ
38 riotaund ⊢ ¬ ∃! x ∈ B ψ → ι x ∈ B | ψ = ∅
39 37 38 syl ⊢ φ ∧ ¬ S ∈ dom ⁡ U → ι x ∈ B | ψ = ∅
40 33 39 eqtr4d ⊢ φ ∧ ¬ S ∈ dom ⁡ U → U ⁡ S = ι x ∈ B | ψ
41 31 40 pm2.61dan ⊢ φ → U ⁡ S = ι x ∈ B | ψ