Metamath Proof Explorer


Theorem poslubd

Description: Properties which determine the least upper bound in a poset. (Contributed by Stefan O'Rear, 31-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses poslubd.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
poslubd.b ⊢ B = Base K
poslubd.u ⊢ U = lub ⁡ K
poslubd.k ⊢ φ → K ∈ Poset
poslubd.s ⊢ φ → S ⊆ B
poslubd.t ⊢ φ → T ∈ B
poslubd.ub ⊢ φ ∧ x ∈ S → x ≤ ˙ T
poslubd.le ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → T ≤ ˙ y
Assertion poslubd ⊢ φ → U ⁡ S = T

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 poslubd.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
2 poslubd.b ⊢ B = Base K
3 poslubd.u ⊢ U = lub ⁡ K
4 poslubd.k ⊢ φ → K ∈ Poset
5 poslubd.s ⊢ φ → S ⊆ B
6 poslubd.t ⊢ φ → T ∈ B
7 poslubd.ub ⊢ φ ∧ x ∈ S → x ≤ ˙ T
8 poslubd.le ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → T ≤ ˙ y
9 biid ⊢ ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y ↔ ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y
10 2 1 3 9 4 5 lubval ⊢ φ → U ⁡ S = ι z ∈ B | ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y
11 7 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ S x ≤ ˙ T
12 8 3expia ⊢ φ ∧ y ∈ B → ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → T ≤ ˙ y
13 12 ralrimiva ⊢ φ → ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → T ≤ ˙ y
14 11 13 jca ⊢ φ → ∀ x ∈ S x ≤ ˙ T ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → T ≤ ˙ y
15 breq2 ⊢ z = T → x ≤ ˙ z ↔ x ≤ ˙ T
16 15 ralbidv ⊢ z = T → ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ↔ ∀ x ∈ S x ≤ ˙ T
17 breq1 ⊢ z = T → z ≤ ˙ y ↔ T ≤ ˙ y
18 17 imbi2d ⊢ z = T → ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y ↔ ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → T ≤ ˙ y
19 18 ralbidv ⊢ z = T → ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y ↔ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → T ≤ ˙ y
20 16 19 anbi12d ⊢ z = T → ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y ↔ ∀ x ∈ S x ≤ ˙ T ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → T ≤ ˙ y
21 20 rspcev ⊢ T ∈ B ∧ ∀ x ∈ S x ≤ ˙ T ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → T ≤ ˙ y → ∃ z ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y
22 6 14 21 syl2anc ⊢ φ → ∃ z ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y
23 1 2 poslubmo ⊢ K ∈ Poset ∧ S ⊆ B → ∃* z ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y
24 4 5 23 syl2anc ⊢ φ → ∃* z ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y
25 reu5 ⊢ ∃! z ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y ↔ ∃ z ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y ∧ ∃* z ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y
26 22 24 25 sylanbrc ⊢ φ → ∃! z ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y
27 20 riota2 ⊢ T ∈ B ∧ ∃! z ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y → ∀ x ∈ S x ≤ ˙ T ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → T ≤ ˙ y ↔ ι z ∈ B | ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y = T
28 6 26 27 syl2anc ⊢ φ → ∀ x ∈ S x ≤ ˙ T ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → T ≤ ˙ y ↔ ι z ∈ B | ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y = T
29 14 28 mpbid ⊢ φ → ι z ∈ B | ∀ x ∈ S x ≤ ˙ z ∧ ∀ y ∈ B ∀ x ∈ S x ≤ ˙ y → z ≤ ˙ y = T
30 10 29 eqtrd ⊢ φ → U ⁡ S = T