Metamath Proof Explorer


Theorem suplem1pr

Description: The union of a nonempty, bounded set of positive reals is a positive real. Part of Proposition 9-3.3 of Gleason p. 122. (Contributed by NM, 19-May-1996) (Revised by Mario Carneiro, 12-Jun-2013) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion suplem1pr ⊢ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ 𝑷 ∀ y ∈ A y < 𝑷 x → ⋃ A ∈ 𝑷

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ltrelpr ⊢ < 𝑷 ⊆ 𝑷 × 𝑷
2 1 brel ⊢ y < 𝑷 x → y ∈ 𝑷 ∧ x ∈ 𝑷
3 2 simpld ⊢ y < 𝑷 x → y ∈ 𝑷
4 3 ralimi ⊢ ∀ y ∈ A y < 𝑷 x → ∀ y ∈ A y ∈ 𝑷
5 dfss3 ⊢ A ⊆ 𝑷 ↔ ∀ y ∈ A y ∈ 𝑷
6 4 5 sylibr ⊢ ∀ y ∈ A y < 𝑷 x → A ⊆ 𝑷
7 6 rexlimivw ⊢ ∃ x ∈ 𝑷 ∀ y ∈ A y < 𝑷 x → A ⊆ 𝑷
8 7 adantl ⊢ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ 𝑷 ∀ y ∈ A y < 𝑷 x → A ⊆ 𝑷
9 n0 ⊢ A ≠ ∅ ↔ ∃ z z ∈ A
10 ssel ⊢ A ⊆ 𝑷 → z ∈ A → z ∈ 𝑷
11 prn0 ⊢ z ∈ 𝑷 → z ≠ ∅
12 0pss ⊢ ∅ ⊂ z ↔ z ≠ ∅
13 11 12 sylibr ⊢ z ∈ 𝑷 → ∅ ⊂ z
14 elssuni ⊢ z ∈ A → z ⊆ ⋃ A
15 psssstr ⊢ ∅ ⊂ z ∧ z ⊆ ⋃ A → ∅ ⊂ ⋃ A
16 13 14 15 syl2an ⊢ z ∈ 𝑷 ∧ z ∈ A → ∅ ⊂ ⋃ A
17 16 expcom ⊢ z ∈ A → z ∈ 𝑷 → ∅ ⊂ ⋃ A
18 10 17 sylcom ⊢ A ⊆ 𝑷 → z ∈ A → ∅ ⊂ ⋃ A
19 18 exlimdv ⊢ A ⊆ 𝑷 → ∃ z z ∈ A → ∅ ⊂ ⋃ A
20 9 19 biimtrid ⊢ A ⊆ 𝑷 → A ≠ ∅ → ∅ ⊂ ⋃ A
21 prpssnq ⊢ x ∈ 𝑷 → x ⊂ 𝑸
22 21 adantl ⊢ A ⊆ 𝑷 ∧ x ∈ 𝑷 → x ⊂ 𝑸
23 ltprord ⊢ y ∈ 𝑷 ∧ x ∈ 𝑷 → y < 𝑷 x ↔ y ⊂ x
24 pssss ⊢ y ⊂ x → y ⊆ x
25 23 24 biimtrdi ⊢ y ∈ 𝑷 ∧ x ∈ 𝑷 → y < 𝑷 x → y ⊆ x
26 2 25 mpcom ⊢ y < 𝑷 x → y ⊆ x
27 26 ralimi ⊢ ∀ y ∈ A y < 𝑷 x → ∀ y ∈ A y ⊆ x
28 unissb ⊢ ⋃ A ⊆ x ↔ ∀ y ∈ A y ⊆ x
29 27 28 sylibr ⊢ ∀ y ∈ A y < 𝑷 x → ⋃ A ⊆ x
30 sspsstr ⊢ ⋃ A ⊆ x ∧ x ⊂ 𝑸 → ⋃ A ⊂ 𝑸
31 30 expcom ⊢ x ⊂ 𝑸 → ⋃ A ⊆ x → ⋃ A ⊂ 𝑸
32 22 29 31 syl2im ⊢ A ⊆ 𝑷 ∧ x ∈ 𝑷 → ∀ y ∈ A y < 𝑷 x → ⋃ A ⊂ 𝑸
33 32 rexlimdva ⊢ A ⊆ 𝑷 → ∃ x ∈ 𝑷 ∀ y ∈ A y < 𝑷 x → ⋃ A ⊂ 𝑸
34 20 33 anim12d ⊢ A ⊆ 𝑷 → A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ 𝑷 ∀ y ∈ A y < 𝑷 x → ∅ ⊂ ⋃ A ∧ ⋃ A ⊂ 𝑸
35 8 34 mpcom ⊢ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ 𝑷 ∀ y ∈ A y < 𝑷 x → ∅ ⊂ ⋃ A ∧ ⋃ A ⊂ 𝑸
36 prcdnq ⊢ z ∈ 𝑷 ∧ x ∈ z → y < 𝑸 x → y ∈ z
37 36 ex ⊢ z ∈ 𝑷 → x ∈ z → y < 𝑸 x → y ∈ z
38 37 com3r ⊢ y < 𝑸 x → z ∈ 𝑷 → x ∈ z → y ∈ z
39 10 38 sylan9 ⊢ A ⊆ 𝑷 ∧ y < 𝑸 x → z ∈ A → x ∈ z → y ∈ z
40 39 reximdvai ⊢ A ⊆ 𝑷 ∧ y < 𝑸 x → ∃ z ∈ A x ∈ z → ∃ z ∈ A y ∈ z
41 eluni2 ⊢ x ∈ ⋃ A ↔ ∃ z ∈ A x ∈ z
42 eluni2 ⊢ y ∈ ⋃ A ↔ ∃ z ∈ A y ∈ z
43 40 41 42 3imtr4g ⊢ A ⊆ 𝑷 ∧ y < 𝑸 x → x ∈ ⋃ A → y ∈ ⋃ A
44 43 ex ⊢ A ⊆ 𝑷 → y < 𝑸 x → x ∈ ⋃ A → y ∈ ⋃ A
45 44 com23 ⊢ A ⊆ 𝑷 → x ∈ ⋃ A → y < 𝑸 x → y ∈ ⋃ A
46 45 alrimdv ⊢ A ⊆ 𝑷 → x ∈ ⋃ A → ∀ y y < 𝑸 x → y ∈ ⋃ A
47 eluni ⊢ x ∈ ⋃ A ↔ ∃ z x ∈ z ∧ z ∈ A
48 prnmax ⊢ z ∈ 𝑷 ∧ x ∈ z → ∃ y ∈ z x < 𝑸 y
49 48 ex ⊢ z ∈ 𝑷 → x ∈ z → ∃ y ∈ z x < 𝑸 y
50 10 49 syl6 ⊢ A ⊆ 𝑷 → z ∈ A → x ∈ z → ∃ y ∈ z x < 𝑸 y
51 50 com23 ⊢ A ⊆ 𝑷 → x ∈ z → z ∈ A → ∃ y ∈ z x < 𝑸 y
52 51 imp ⊢ A ⊆ 𝑷 ∧ x ∈ z → z ∈ A → ∃ y ∈ z x < 𝑸 y
53 ssrexv ⊢ z ⊆ ⋃ A → ∃ y ∈ z x < 𝑸 y → ∃ y ∈ ⋃ A x < 𝑸 y
54 14 53 syl ⊢ z ∈ A → ∃ y ∈ z x < 𝑸 y → ∃ y ∈ ⋃ A x < 𝑸 y
55 52 54 sylcom ⊢ A ⊆ 𝑷 ∧ x ∈ z → z ∈ A → ∃ y ∈ ⋃ A x < 𝑸 y
56 55 expimpd ⊢ A ⊆ 𝑷 → x ∈ z ∧ z ∈ A → ∃ y ∈ ⋃ A x < 𝑸 y
57 56 exlimdv ⊢ A ⊆ 𝑷 → ∃ z x ∈ z ∧ z ∈ A → ∃ y ∈ ⋃ A x < 𝑸 y
58 47 57 biimtrid ⊢ A ⊆ 𝑷 → x ∈ ⋃ A → ∃ y ∈ ⋃ A x < 𝑸 y
59 46 58 jcad ⊢ A ⊆ 𝑷 → x ∈ ⋃ A → ∀ y y < 𝑸 x → y ∈ ⋃ A ∧ ∃ y ∈ ⋃ A x < 𝑸 y
60 59 ralrimiv ⊢ A ⊆ 𝑷 → ∀ x ∈ ⋃ A ∀ y y < 𝑸 x → y ∈ ⋃ A ∧ ∃ y ∈ ⋃ A x < 𝑸 y
61 8 60 syl ⊢ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ 𝑷 ∀ y ∈ A y < 𝑷 x → ∀ x ∈ ⋃ A ∀ y y < 𝑸 x → y ∈ ⋃ A ∧ ∃ y ∈ ⋃ A x < 𝑸 y
62 elnp ⊢ ⋃ A ∈ 𝑷 ↔ ∅ ⊂ ⋃ A ∧ ⋃ A ⊂ 𝑸 ∧ ∀ x ∈ ⋃ A ∀ y y < 𝑸 x → y ∈ ⋃ A ∧ ∃ y ∈ ⋃ A x < 𝑸 y
63 35 61 62 sylanbrc ⊢ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ 𝑷 ∀ y ∈ A y < 𝑷 x → ⋃ A ∈ 𝑷