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Theorem supmullem2

Description: Lemma for supmul . (Contributed by Mario Carneiro, 5-Jul-2013)

Ref Expression
Hypotheses supmul.1 ⊢ C = z | ∃ v ∈ A ∃ b ∈ B z = v ⁢ b
supmul.2 ⊢ φ ↔ ∀ x ∈ A 0 ≤ x ∧ ∀ x ∈ B 0 ≤ x ∧ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x ∧ B ⊆ ℝ ∧ B ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ B y ≤ x
Assertion supmullem2 ⊢ φ → C ⊆ ℝ ∧ C ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ w ∈ C w ≤ x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 supmul.1 ⊢ C = z | ∃ v ∈ A ∃ b ∈ B z = v ⁢ b
2 supmul.2 ⊢ φ ↔ ∀ x ∈ A 0 ≤ x ∧ ∀ x ∈ B 0 ≤ x ∧ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x ∧ B ⊆ ℝ ∧ B ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ B y ≤ x
3 vex ⊢ w ∈ V
4 oveq1 ⊢ v = a → v ⁢ b = a ⁢ b
5 4 eqeq2d ⊢ v = a → z = v ⁢ b ↔ z = a ⁢ b
6 5 rexbidv ⊢ v = a → ∃ b ∈ B z = v ⁢ b ↔ ∃ b ∈ B z = a ⁢ b
7 6 cbvrexvw ⊢ ∃ v ∈ A ∃ b ∈ B z = v ⁢ b ↔ ∃ a ∈ A ∃ b ∈ B z = a ⁢ b
8 eqeq1 ⊢ z = w → z = a ⁢ b ↔ w = a ⁢ b
9 8 2rexbidv ⊢ z = w → ∃ a ∈ A ∃ b ∈ B z = a ⁢ b ↔ ∃ a ∈ A ∃ b ∈ B w = a ⁢ b
10 7 9 bitrid ⊢ z = w → ∃ v ∈ A ∃ b ∈ B z = v ⁢ b ↔ ∃ a ∈ A ∃ b ∈ B w = a ⁢ b
11 3 10 1 elab2 ⊢ w ∈ C ↔ ∃ a ∈ A ∃ b ∈ B w = a ⁢ b
12 2 simp2bi ⊢ φ → A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x
13 12 simp1d ⊢ φ → A ⊆ ℝ
14 13 sseld ⊢ φ → a ∈ A → a ∈ ℝ
15 2 simp3bi ⊢ φ → B ⊆ ℝ ∧ B ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ B y ≤ x
16 15 simp1d ⊢ φ → B ⊆ ℝ
17 16 sseld ⊢ φ → b ∈ B → b ∈ ℝ
18 14 17 anim12d ⊢ φ → a ∈ A ∧ b ∈ B → a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ
19 remulcl ⊢ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ → a ⁢ b ∈ ℝ
20 18 19 syl6 ⊢ φ → a ∈ A ∧ b ∈ B → a ⁢ b ∈ ℝ
21 eleq1a ⊢ a ⁢ b ∈ ℝ → w = a ⁢ b → w ∈ ℝ
22 20 21 syl6 ⊢ φ → a ∈ A ∧ b ∈ B → w = a ⁢ b → w ∈ ℝ
23 22 rexlimdvv ⊢ φ → ∃ a ∈ A ∃ b ∈ B w = a ⁢ b → w ∈ ℝ
24 11 23 biimtrid ⊢ φ → w ∈ C → w ∈ ℝ
25 24 ssrdv ⊢ φ → C ⊆ ℝ
26 12 simp2d ⊢ φ → A ≠ ∅
27 15 simp2d ⊢ φ → B ≠ ∅
28 ovex ⊢ a ⁢ b ∈ V
29 28 isseti ⊢ ∃ w w = a ⁢ b
30 29 rgenw ⊢ ∀ b ∈ B ∃ w w = a ⁢ b
31 r19.2z ⊢ B ≠ ∅ ∧ ∀ b ∈ B ∃ w w = a ⁢ b → ∃ b ∈ B ∃ w w = a ⁢ b
32 27 30 31 sylancl ⊢ φ → ∃ b ∈ B ∃ w w = a ⁢ b
33 rexcom4 ⊢ ∃ b ∈ B ∃ w w = a ⁢ b ↔ ∃ w ∃ b ∈ B w = a ⁢ b
34 32 33 sylib ⊢ φ → ∃ w ∃ b ∈ B w = a ⁢ b
35 34 ralrimivw ⊢ φ → ∀ a ∈ A ∃ w ∃ b ∈ B w = a ⁢ b
36 r19.2z ⊢ A ≠ ∅ ∧ ∀ a ∈ A ∃ w ∃ b ∈ B w = a ⁢ b → ∃ a ∈ A ∃ w ∃ b ∈ B w = a ⁢ b
37 26 35 36 syl2anc ⊢ φ → ∃ a ∈ A ∃ w ∃ b ∈ B w = a ⁢ b
38 rexcom4 ⊢ ∃ a ∈ A ∃ w ∃ b ∈ B w = a ⁢ b ↔ ∃ w ∃ a ∈ A ∃ b ∈ B w = a ⁢ b
39 37 38 sylib ⊢ φ → ∃ w ∃ a ∈ A ∃ b ∈ B w = a ⁢ b
40 n0 ⊢ C ≠ ∅ ↔ ∃ w w ∈ C
41 11 exbii ⊢ ∃ w w ∈ C ↔ ∃ w ∃ a ∈ A ∃ b ∈ B w = a ⁢ b
42 40 41 bitri ⊢ C ≠ ∅ ↔ ∃ w ∃ a ∈ A ∃ b ∈ B w = a ⁢ b
43 39 42 sylibr ⊢ φ → C ≠ ∅
44 suprcl ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ < ∈ ℝ
45 12 44 syl ⊢ φ → sup A ℝ < ∈ ℝ
46 suprcl ⊢ B ⊆ ℝ ∧ B ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ B y ≤ x → sup B ℝ < ∈ ℝ
47 15 46 syl ⊢ φ → sup B ℝ < ∈ ℝ
48 45 47 remulcld ⊢ φ → sup A ℝ < ⁢ sup B ℝ < ∈ ℝ
49 1 2 supmullem1 ⊢ φ → ∀ w ∈ C w ≤ sup A ℝ < ⁢ sup B ℝ <
50 brralrspcev ⊢ sup A ℝ < ⁢ sup B ℝ < ∈ ℝ ∧ ∀ w ∈ C w ≤ sup A ℝ < ⁢ sup B ℝ < → ∃ x ∈ ℝ ∀ w ∈ C w ≤ x
51 48 49 50 syl2anc ⊢ φ → ∃ x ∈ ℝ ∀ w ∈ C w ≤ x
52 25 43 51 3jca ⊢ φ → C ⊆ ℝ ∧ C ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ w ∈ C w ≤ x