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Theorem nosupbnd2

Description: Bounding law from above for the surreal supremum. Proposition 4.3 of Lipparini p. 6. (Contributed by Scott Fenton, 6-Dec-2021)

Ref Expression
Hypothesis nosupbnd2.1 S = if x A y A ¬ x < s y ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜 g y | u A y dom u v A ¬ v < s u u suc y = v suc y ι x | u A g dom u v A ¬ v < s u u suc g = v suc g u g = x
Assertion nosupbnd2 A No A V Z No a A a < s Z ¬ Z dom S < s S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nosupbnd2.1 S = if x A y A ¬ x < s y ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜 g y | u A y dom u v A ¬ v < s u u suc y = v suc y ι x | u A g dom u v A ¬ v < s u u suc g = v suc g u g = x
2 nfv x A No A V Z No a A a < s Z
3 nfcv _ x Z
4 nfre1 x x A y A ¬ x < s y
5 nfriota1 _ x ι x A | y A ¬ x < s y
6 5 nfdm _ x dom ι x A | y A ¬ x < s y
7 nfcv _ x 2 𝑜
8 6 7 nfop _ x dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜
9 8 nfsn _ x dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜
10 5 9 nfun _ x ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜
11 nfcv _ x y | u A y dom u v A ¬ v < s u u suc y = v suc y
12 nfiota1 _ x ι x | u A g dom u v A ¬ v < s u u suc g = v suc g u g = x
13 11 12 nfmpt _ x g y | u A y dom u v A ¬ v < s u u suc y = v suc y ι x | u A g dom u v A ¬ v < s u u suc g = v suc g u g = x
14 4 10 13 nfif _ x if x A y A ¬ x < s y ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜 g y | u A y dom u v A ¬ v < s u u suc y = v suc y ι x | u A g dom u v A ¬ v < s u u suc g = v suc g u g = x
15 1 14 nfcxfr _ x S
16 15 nfdm _ x dom S
17 3 16 nfres _ x Z dom S
18 nfcv _ x < s
19 17 18 15 nfbr x Z dom S < s S
20 19 nfn x ¬ Z dom S < s S
21 2 20 nfim x A No A V Z No a A a < s Z ¬ Z dom S < s S
22 simpl x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z x A y A ¬ x < s y
23 rspe x A y A ¬ x < s y x A y A ¬ x < s y
24 23 adantr x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z x A y A ¬ x < s y
25 nomaxmo A No * x A y A ¬ x < s y
26 25 3ad2ant1 A No A V Z No * x A y A ¬ x < s y
27 26 ad2antrl x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z * x A y A ¬ x < s y
28 reu5 ∃! x A y A ¬ x < s y x A y A ¬ x < s y * x A y A ¬ x < s y
29 24 27 28 sylanbrc x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z ∃! x A y A ¬ x < s y
30 riota1 ∃! x A y A ¬ x < s y x A y A ¬ x < s y ι x A | y A ¬ x < s y = x
31 29 30 syl x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z x A y A ¬ x < s y ι x A | y A ¬ x < s y = x
32 22 31 mpbid x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z ι x A | y A ¬ x < s y = x
33 nosupbnd2lem1 x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z ¬ Z suc dom x < s x dom x 2 𝑜
34 33 3expb x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z ¬ Z suc dom x < s x dom x 2 𝑜
35 dmeq ι x A | y A ¬ x < s y = x dom ι x A | y A ¬ x < s y = dom x
36 35 suceqd ι x A | y A ¬ x < s y = x suc dom ι x A | y A ¬ x < s y = suc dom x
37 36 reseq2d ι x A | y A ¬ x < s y = x Z suc dom ι x A | y A ¬ x < s y = Z suc dom x
38 id ι x A | y A ¬ x < s y = x ι x A | y A ¬ x < s y = x
39 35 opeq1d ι x A | y A ¬ x < s y = x dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜 = dom x 2 𝑜
40 39 sneqd ι x A | y A ¬ x < s y = x dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜 = dom x 2 𝑜
41 38 40 uneq12d ι x A | y A ¬ x < s y = x ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜 = x dom x 2 𝑜
42 37 41 breq12d ι x A | y A ¬ x < s y = x Z suc dom ι x A | y A ¬ x < s y < s ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜 Z suc dom x < s x dom x 2 𝑜
43 42 notbid ι x A | y A ¬ x < s y = x ¬ Z suc dom ι x A | y A ¬ x < s y < s ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜 ¬ Z suc dom x < s x dom x 2 𝑜
44 34 43 syl5ibrcom x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z ι x A | y A ¬ x < s y = x ¬ Z suc dom ι x A | y A ¬ x < s y < s ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜
45 32 44 mpd x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z ¬ Z suc dom ι x A | y A ¬ x < s y < s ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜
46 iftrue x A y A ¬ x < s y if x A y A ¬ x < s y ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜 g y | u A y dom u v A ¬ v < s u u suc y = v suc y ι x | u A g dom u v A ¬ v < s u u suc g = v suc g u g = x = ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜
47 1 46 eqtrid x A y A ¬ x < s y S = ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜
48 23 47 syl x A y A ¬ x < s y S = ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜
49 48 dmeqd x A y A ¬ x < s y dom S = dom ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜
50 2on 2 𝑜 On
51 50 elexi 2 𝑜 V
52 51 dmsnop dom dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜 = dom ι x A | y A ¬ x < s y
53 52 uneq2i dom ι x A | y A ¬ x < s y dom dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜 = dom ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y
54 dmun dom ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜 = dom ι x A | y A ¬ x < s y dom dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜
55 df-suc suc dom ι x A | y A ¬ x < s y = dom ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y
56 53 54 55 3eqtr4i dom ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜 = suc dom ι x A | y A ¬ x < s y
57 49 56 eqtrdi x A y A ¬ x < s y dom S = suc dom ι x A | y A ¬ x < s y
58 57 reseq2d x A y A ¬ x < s y Z dom S = Z suc dom ι x A | y A ¬ x < s y
59 58 adantr x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z Z dom S = Z suc dom ι x A | y A ¬ x < s y
60 48 adantr x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z S = ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜
61 59 60 breq12d x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z Z dom S < s S Z suc dom ι x A | y A ¬ x < s y < s ι x A | y A ¬ x < s y dom ι x A | y A ¬ x < s y 2 𝑜
62 45 61 mtbird x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z ¬ Z dom S < s S
63 62 exp31 x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z ¬ Z dom S < s S
64 21 63 rexlimi x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z ¬ Z dom S < s S
65 64 imp x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z ¬ Z dom S < s S
66 1 nosupno A No A V S No
67 66 3adant3 A No A V Z No S No
68 67 ad2antrl ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z S No
69 nodmon S No dom S On
70 68 69 syl ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z dom S On
71 noreson S No dom S On S dom S No
72 68 70 71 syl2anc ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z S dom S No
73 simprl3 ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z Z No
74 noreson Z No dom S On Z dom S No
75 73 70 74 syl2anc ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z Z dom S No
76 dmres dom S dom S = dom S dom S
77 inss2 dom S dom S dom S
78 76 77 eqsstri dom S dom S dom S
79 78 a1i ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z dom S dom S dom S
80 dmres dom Z dom S = dom S dom Z
81 inss1 dom S dom Z dom S
82 80 81 eqsstri dom Z dom S dom S
83 82 a1i ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z dom Z dom S dom S
84 1 nosupdm ¬ x A y A ¬ x < s y dom S = g | p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g
85 84 eqabrd ¬ x A y A ¬ x < s y g dom S p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g
86 85 adantr ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z g dom S p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g
87 simprl ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g p A
88 simplrr ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g a A a < s Z
89 breq1 a = p a < s Z p < s Z
90 89 rspcv p A a A a < s Z p < s Z
91 87 88 90 sylc ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g p < s Z
92 simprl1 ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z A No
93 92 adantr ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g A No
94 93 87 sseldd ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g p No
95 73 adantr ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g Z No
96 sltso < s Or No
97 soasym < s Or No p No Z No p < s Z ¬ Z < s p
98 96 97 mpan p No Z No p < s Z ¬ Z < s p
99 94 95 98 syl2anc ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g p < s Z ¬ Z < s p
100 91 99 mpd ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g ¬ Z < s p
101 nodmon p No dom p On
102 94 101 syl ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g dom p On
103 simprrl ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g g dom p
104 onelon dom p On g dom p g On
105 102 103 104 syl2anc ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g g On
106 onsucb g On suc g On
107 105 106 sylib ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g suc g On
108 sltres Z No p No suc g On Z suc g < s p suc g Z < s p
109 95 94 107 108 syl3anc ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g Z suc g < s p suc g Z < s p
110 100 109 mtod ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g ¬ Z suc g < s p suc g
111 simpll ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g ¬ x A y A ¬ x < s y
112 simprl2 ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z A V
113 92 112 jca ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z A No A V
114 113 adantr ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g A No A V
115 simprrr ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g q A ¬ q < s p p suc g = q suc g
116 breq1 v = q v < s p q < s p
117 116 notbid v = q ¬ v < s p ¬ q < s p
118 reseq1 v = q v suc g = q suc g
119 118 eqeq2d v = q p suc g = v suc g p suc g = q suc g
120 117 119 imbi12d v = q ¬ v < s p p suc g = v suc g ¬ q < s p p suc g = q suc g
121 120 cbvralvw v A ¬ v < s p p suc g = v suc g q A ¬ q < s p p suc g = q suc g
122 115 121 sylibr ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g v A ¬ v < s p p suc g = v suc g
123 1 nosupres ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V p A g dom p v A ¬ v < s p p suc g = v suc g S suc g = p suc g
124 111 114 87 103 122 123 syl113anc ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g S suc g = p suc g
125 124 breq2d ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g Z suc g < s S suc g Z suc g < s p suc g
126 110 125 mtbird ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g ¬ Z suc g < s S suc g
127 126 rexlimdvaa ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z p A g dom p q A ¬ q < s p p suc g = q suc g ¬ Z suc g < s S suc g
128 86 127 sylbid ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z g dom S ¬ Z suc g < s S suc g
129 128 imp ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z g dom S ¬ Z suc g < s S suc g
130 68 adantr ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z g dom S S No
131 nodmord S No Ord dom S
132 130 131 syl ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z g dom S Ord dom S
133 simpr ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z g dom S g dom S
134 ordsucss Ord dom S g dom S suc g dom S
135 132 133 134 sylc ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z g dom S suc g dom S
136 135 resabs1d ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z g dom S Z dom S suc g = Z suc g
137 135 resabs1d ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z g dom S S dom S suc g = S suc g
138 136 137 breq12d ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z g dom S Z dom S suc g < s S dom S suc g Z suc g < s S suc g
139 129 138 mtbird ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z g dom S ¬ Z dom S suc g < s S dom S suc g
140 139 ralrimiva ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z g dom S ¬ Z dom S suc g < s S dom S suc g
141 noresle S dom S No Z dom S No dom S dom S dom S dom Z dom S dom S g dom S ¬ Z dom S suc g < s S dom S suc g ¬ Z dom S < s S dom S
142 72 75 79 83 140 141 syl23anc ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z ¬ Z dom S < s S dom S
143 nofun S No Fun S
144 funrel Fun S Rel S
145 resdm Rel S S dom S = S
146 68 143 144 145 4syl ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z S dom S = S
147 146 breq2d ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z Z dom S < s S dom S Z dom S < s S
148 142 147 mtbid ¬ x A y A ¬ x < s y A No A V Z No a A a < s Z ¬ Z dom S < s S
149 65 148 pm2.61ian A No A V Z No a A a < s Z ¬ Z dom S < s S
150 simpll1 A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A A No
151 simpll2 A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A A V
152 simpr A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A a A
153 1 nosupbnd1 A No A V a A a dom S < s S
154 150 151 152 153 syl3anc A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A a dom S < s S
155 simplr A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A ¬ Z dom S < s S
156 simpl1 A No A V Z No ¬ Z dom S < s S A No
157 156 sselda A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A a No
158 150 151 66 syl2anc A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A S No
159 158 69 syl A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A dom S On
160 noreson a No dom S On a dom S No
161 157 159 160 syl2anc A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A a dom S No
162 simpll3 A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A Z No
163 162 159 74 syl2anc A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A Z dom S No
164 sotr3 < s Or No a dom S No S No Z dom S No a dom S < s S ¬ Z dom S < s S a dom S < s Z dom S
165 96 164 mpan a dom S No S No Z dom S No a dom S < s S ¬ Z dom S < s S a dom S < s Z dom S
166 161 158 163 165 syl3anc A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A a dom S < s S ¬ Z dom S < s S a dom S < s Z dom S
167 154 155 166 mp2and A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A a dom S < s Z dom S
168 sltres a No Z No dom S On a dom S < s Z dom S a < s Z
169 157 162 159 168 syl3anc A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A a dom S < s Z dom S a < s Z
170 167 169 mpd A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A a < s Z
171 170 ralrimiva A No A V Z No ¬ Z dom S < s S a A a < s Z
172 149 171 impbida A No A V Z No a A a < s Z ¬ Z dom S < s S