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Theorem pimincfltioc

Description: Given a nondecreasing function, the preimage of an unbounded below, open interval, when the supremum of the preimage belongs to the preimage. (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021)

Ref Expression
Hypotheses pimincfltioc.x xφ
pimincfltioc.h yφ
pimincfltioc.a φA
pimincfltioc.f φF:A*
pimincfltioc.i φxAyAxyFxFy
pimincfltioc.r φR*
pimincfltioc.y Y=xA|Fx<R
pimincfltioc.c S=supY*<
pimincfltioc.e φSY
pimincfltioc.d I=−∞S
Assertion pimincfltioc φY=IA

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pimincfltioc.x xφ
2 pimincfltioc.h yφ
3 pimincfltioc.a φA
4 pimincfltioc.f φF:A*
5 pimincfltioc.i φxAyAxyFxFy
6 pimincfltioc.r φR*
7 pimincfltioc.y Y=xA|Fx<R
8 pimincfltioc.c S=supY*<
9 pimincfltioc.e φSY
10 pimincfltioc.d I=−∞S
11 ssrab2 xA|Fx<RA
12 7 11 eqsstri YA
13 12 a1i φYA
14 13 3 sstrd φY
15 14 8 9 10 ressiocsup φYI
16 15 13 ssind φYIA
17 elinel2 xIAxA
18 17 adantl φxIAxA
19 4 adantr φxIAF:A*
20 19 18 ffvelcdmd φxIAFx*
21 12 9 sselid φSA
22 4 21 ffvelcdmd φFS*
23 22 adantr φxIAFS*
24 6 adantr φxIAR*
25 eleq1w z=xzIAxIA
26 25 anbi2d z=xφzIAφxIA
27 fveq2 z=xFz=Fx
28 27 breq1d z=xFzFSFxFS
29 26 28 imbi12d z=xφzIAFzFSφxIAFxFS
30 nfv xzIA
31 1 30 nfan xφzIA
32 nfv yzIA
33 2 32 nfan yφzIA
34 5 adantr φzIAxAyAxyFxFy
35 elinel2 zIAzA
36 35 adantl φzIAzA
37 21 adantr φzIASA
38 mnfxr −∞*
39 38 a1i φzIA−∞*
40 ressxr *
41 14 9 sseldd φS
42 40 41 sselid φS*
43 42 adantr φzIAS*
44 elinel1 zIAzI
45 44 10 eleqtrdi zIAz−∞S
46 45 adantl φzIAz−∞S
47 iocleub −∞*S*z−∞SzS
48 39 43 46 47 syl3anc φzIAzS
49 31 33 34 36 37 48 dmrelrnrel φzIAFzFS
50 29 49 chvarvv φxIAFxFS
51 fveq2 x=SFx=FS
52 51 breq1d x=SFx<RFS<R
53 52 7 elrab2 SYSAFS<R
54 9 53 sylib φSAFS<R
55 54 simprd φFS<R
56 55 adantr φxIAFS<R
57 20 23 24 50 56 xrlelttrd φxIAFx<R
58 18 57 jca φxIAxAFx<R
59 7 reqabi xYxAFx<R
60 58 59 sylibr φxIAxY
61 60 ex φxIAxY
62 1 61 ralrimi φxIAxY
63 30 nfci _xIA
64 nfrab1 _xxA|Fx<R
65 7 64 nfcxfr _xY
66 63 65 dfss3f IAYxIAxY
67 62 66 sylibr φIAY
68 16 67 eqssd φY=IA