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Theorem supxrgelem

Description: If an extended real number can be approximated from below by members of a set, then it is less than or equal to the supremum of the set. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020)

Ref Expression
Hypotheses supxrgelem.xph xφ
supxrgelem.a φA*
supxrgelem.b φB*
supxrgelem.y φx+yAB<y+𝑒x
Assertion supxrgelem φBsupA*<

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 supxrgelem.xph xφ
2 supxrgelem.a φA*
3 supxrgelem.b φB*
4 supxrgelem.y φx+yAB<y+𝑒x
5 pnfge B*B+∞
6 3 5 syl φB+∞
7 6 adantr φsupA*<=+∞B+∞
8 id supA*<=+∞supA*<=+∞
9 8 eqcomd supA*<=+∞+∞=supA*<
10 9 adantl φsupA*<=+∞+∞=supA*<
11 7 10 breqtrd φsupA*<=+∞BsupA*<
12 simpl φ¬supA*<=+∞φ
13 1rp 1+
14 nfcv _x1
15 nfv x1+
16 1 15 nfan xφ1+
17 nfv xyAB<y+𝑒1
18 16 17 nfim xφ1+yAB<y+𝑒1
19 eleq1 x=1x+1+
20 19 anbi2d x=1φx+φ1+
21 oveq2 x=1y+𝑒x=y+𝑒1
22 21 breq2d x=1B<y+𝑒xB<y+𝑒1
23 22 rexbidv x=1yAB<y+𝑒xyAB<y+𝑒1
24 20 23 imbi12d x=1φx+yAB<y+𝑒xφ1+yAB<y+𝑒1
25 14 18 24 4 vtoclgf 1+φ1+yAB<y+𝑒1
26 13 25 ax-mp φ1+yAB<y+𝑒1
27 13 26 mpan2 φyAB<y+𝑒1
28 27 adantr φ¬supA*<=+∞yAB<y+𝑒1
29 mnfxr −∞*
30 29 a1i φyAB<y+𝑒1−∞*
31 2 sselda φyAy*
32 31 3adant3 φyAB<y+𝑒1y*
33 supxrcl A*supA*<*
34 2 33 syl φsupA*<*
35 34 3ad2ant1 φyAB<y+𝑒1supA*<*
36 simpl3 φyAB<y+𝑒1¬−∞<yB<y+𝑒1
37 simpr φyA¬−∞<y¬−∞<y
38 31 adantr φyA¬−∞<yy*
39 ngtmnft y*y=−∞¬−∞<y
40 38 39 syl φyA¬−∞<yy=−∞¬−∞<y
41 37 40 mpbird φyA¬−∞<yy=−∞
42 41 oveq1d φyA¬−∞<yy+𝑒1=−∞+𝑒1
43 1xr 1*
44 43 a1i φyA¬−∞<y1*
45 1re 1
46 renepnf 11+∞
47 45 46 ax-mp 1+∞
48 47 a1i φyA¬−∞<y1+∞
49 xaddmnf2 1*1+∞−∞+𝑒1=−∞
50 44 48 49 syl2anc φyA¬−∞<y−∞+𝑒1=−∞
51 42 50 eqtrd φyA¬−∞<yy+𝑒1=−∞
52 51 3adantl3 φyAB<y+𝑒1¬−∞<yy+𝑒1=−∞
53 36 52 breqtrd φyAB<y+𝑒1¬−∞<yB<−∞
54 nltmnf B*¬B<−∞
55 3 54 syl φ¬B<−∞
56 55 adantr φ¬−∞<y¬B<−∞
57 56 3ad2antl1 φyAB<y+𝑒1¬−∞<y¬B<−∞
58 53 57 condan φyAB<y+𝑒1−∞<y
59 2 adantr φyAA*
60 simpr φyAyA
61 supxrub A*yAysupA*<
62 59 60 61 syl2anc φyAysupA*<
63 62 3adant3 φyAB<y+𝑒1ysupA*<
64 30 32 35 58 63 xrltletrd φyAB<y+𝑒1−∞<supA*<
65 64 3exp φyAB<y+𝑒1−∞<supA*<
66 65 adantr φ¬supA*<=+∞yAB<y+𝑒1−∞<supA*<
67 66 rexlimdv φ¬supA*<=+∞yAB<y+𝑒1−∞<supA*<
68 28 67 mpd φ¬supA*<=+∞−∞<supA*<
69 simpr φ¬supA*<=+∞¬supA*<=+∞
70 nltpnft supA*<*supA*<=+∞¬supA*<<+∞
71 34 70 syl φsupA*<=+∞¬supA*<<+∞
72 71 adantr φ¬supA*<=+∞supA*<=+∞¬supA*<<+∞
73 69 72 mtbid φ¬supA*<=+∞¬¬supA*<<+∞
74 73 notnotrd φ¬supA*<=+∞supA*<<+∞
75 68 74 jca φ¬supA*<=+∞−∞<supA*<supA*<<+∞
76 34 adantr φ¬supA*<=+∞supA*<*
77 xrrebnd supA*<*supA*<−∞<supA*<supA*<<+∞
78 76 77 syl φ¬supA*<=+∞supA*<−∞<supA*<supA*<<+∞
79 75 78 mpbird φ¬supA*<=+∞supA*<
80 simpl φsupA*<¬BsupA*<φsupA*<
81 simpr φsupA*<¬BsupA*<¬BsupA*<
82 34 adantr φ¬BsupA*<supA*<*
83 3 adantr φ¬BsupA*<B*
84 xrltnle supA*<*B*supA*<<B¬BsupA*<
85 82 83 84 syl2anc φ¬BsupA*<supA*<<B¬BsupA*<
86 85 adantlr φsupA*<¬BsupA*<supA*<<B¬BsupA*<
87 81 86 mpbird φsupA*<¬BsupA*<supA*<<B
88 simpll φsupA*<supA*<<Bφ
89 29 a1i φsupA*<supA*<<B−∞*
90 88 34 syl φsupA*<supA*<<BsupA*<*
91 88 3 syl φsupA*<supA*<<BB*
92 mnfle supA*<*−∞supA*<
93 34 92 syl φ−∞supA*<
94 93 ad2antrr φsupA*<supA*<<B−∞supA*<
95 simpr φsupA*<supA*<<BsupA*<<B
96 89 90 91 94 95 xrlelttrd φsupA*<supA*<<B−∞<B
97 id φφ
98 13 a1i φ1+
99 97 98 26 syl2anc φyAB<y+𝑒1
100 99 ad2antrr φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒1
101 3 3ad2ant1 φyAB<y+𝑒1B*
102 43 a1i φyAB<y+𝑒11*
103 32 102 jca φyAB<y+𝑒1y*1*
104 xaddcl y*1*y+𝑒1*
105 103 104 syl φyAB<y+𝑒1y+𝑒1*
106 pnfxr +∞*
107 106 a1i φyAB<y+𝑒1+∞*
108 simp3 φyAB<y+𝑒1B<y+𝑒1
109 31 43 104 sylancl φyAy+𝑒1*
110 pnfge y+𝑒1*y+𝑒1+∞
111 109 110 syl φyAy+𝑒1+∞
112 111 3adant3 φyAB<y+𝑒1y+𝑒1+∞
113 101 105 107 108 112 xrltletrd φyAB<y+𝑒1B<+∞
114 113 3exp φyAB<y+𝑒1B<+∞
115 114 rexlimdv φyAB<y+𝑒1B<+∞
116 88 115 syl φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒1B<+∞
117 100 116 mpd φsupA*<supA*<<BB<+∞
118 96 117 jca φsupA*<supA*<<B−∞<BB<+∞
119 xrrebnd B*B−∞<BB<+∞
120 91 119 syl φsupA*<supA*<<BB−∞<BB<+∞
121 118 120 mpbird φsupA*<supA*<<BB
122 simpr φsupA*<supA*<
123 122 adantr φsupA*<supA*<<BsupA*<
124 121 123 resubcld φsupA*<supA*<<BBsupA*<
125 27 115 mpd φB<+∞
126 125 ad2antrr φsupA*<supA*<<BB<+∞
127 96 126 jca φsupA*<supA*<<B−∞<BB<+∞
128 127 120 mpbird φsupA*<supA*<<BB
129 123 128 posdifd φsupA*<supA*<<BsupA*<<B0<BsupA*<
130 95 129 mpbid φsupA*<supA*<<B0<BsupA*<
131 124 130 elrpd φsupA*<supA*<<BBsupA*<+
132 ovex BsupA*<V
133 nfcv _xBsupA*<
134 nfv xBsupA*<+
135 1 134 nfan xφBsupA*<+
136 nfv xyAB<y+𝑒BsupA*<
137 135 136 nfim xφBsupA*<+yAB<y+𝑒BsupA*<
138 eleq1 x=BsupA*<x+BsupA*<+
139 138 anbi2d x=BsupA*<φx+φBsupA*<+
140 oveq2 x=BsupA*<y+𝑒x=y+𝑒BsupA*<
141 140 breq2d x=BsupA*<B<y+𝑒xB<y+𝑒BsupA*<
142 141 rexbidv x=BsupA*<yAB<y+𝑒xyAB<y+𝑒BsupA*<
143 139 142 imbi12d x=BsupA*<φx+yAB<y+𝑒xφBsupA*<+yAB<y+𝑒BsupA*<
144 133 137 143 4 vtoclgf BsupA*<VφBsupA*<+yAB<y+𝑒BsupA*<
145 132 144 ax-mp φBsupA*<+yAB<y+𝑒BsupA*<
146 88 131 145 syl2anc φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<
147 ltpnf supA*<supA*<<+∞
148 147 adantr supA*<y=+∞supA*<<+∞
149 id y=+∞y=+∞
150 149 eqcomd y=+∞+∞=y
151 150 adantl supA*<y=+∞+∞=y
152 148 151 breqtrd supA*<y=+∞supA*<<y
153 152 adantll φsupA*<y=+∞supA*<<y
154 153 ad5ant15 φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<y=+∞supA*<<y
155 simplll φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<¬y=+∞φsupA*<supA*<<B
156 simpl φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<¬−∞<yφsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<
157 88 41 sylanl1 φsupA*<supA*<<ByA¬−∞<yy=−∞
158 157 adantlr φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<¬−∞<yy=−∞
159 simplr φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<y=−∞B<y+𝑒BsupA*<
160 oveq1 y=−∞y+𝑒BsupA*<=−∞+𝑒BsupA*<
161 160 adantl φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<y=−∞y+𝑒BsupA*<=−∞+𝑒BsupA*<
162 128 123 resubcld φsupA*<supA*<<BBsupA*<
163 162 rexrd φsupA*<supA*<<BBsupA*<*
164 163 ad3antrrr φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<y=−∞BsupA*<*
165 renepnf BsupA*<BsupA*<+∞
166 124 165 syl φsupA*<supA*<<BBsupA*<+∞
167 166 ad3antrrr φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<y=−∞BsupA*<+∞
168 xaddmnf2 BsupA*<*BsupA*<+∞−∞+𝑒BsupA*<=−∞
169 164 167 168 syl2anc φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<y=−∞−∞+𝑒BsupA*<=−∞
170 161 169 eqtrd φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<y=−∞y+𝑒BsupA*<=−∞
171 159 170 breqtrd φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<y=−∞B<−∞
172 156 158 171 syl2anc φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<¬−∞<yB<−∞
173 55 ad5antr φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<¬−∞<y¬B<−∞
174 172 173 condan φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<−∞<y
175 174 adantr φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<¬y=+∞−∞<y
176 simp3 φyA¬y=+∞¬y=+∞
177 31 3adant3 φyA¬y=+∞y*
178 nltpnft y*y=+∞¬y<+∞
179 177 178 syl φyA¬y=+∞y=+∞¬y<+∞
180 176 179 mtbid φyA¬y=+∞¬¬y<+∞
181 180 notnotrd φyA¬y=+∞y<+∞
182 181 3adant1r φsupA*<yA¬y=+∞y<+∞
183 182 ad5ant135 φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<¬y=+∞y<+∞
184 175 183 jca φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<¬y=+∞−∞<yy<+∞
185 31 adantlr φsupA*<yAy*
186 185 ad5ant13 φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<¬y=+∞y*
187 xrrebnd y*y−∞<yy<+∞
188 186 187 syl φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<¬y=+∞y−∞<yy<+∞
189 184 188 mpbird φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<¬y=+∞y
190 simplr φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<¬y=+∞B<y+𝑒BsupA*<
191 121 ad2antrr φsupA*<supA*<<ByB<y+𝑒BsupA*<B
192 simpr φsupA*<supA*<<Byy
193 124 adantr φsupA*<supA*<<ByBsupA*<
194 rexadd yBsupA*<y+𝑒BsupA*<=y+B-supA*<
195 192 193 194 syl2anc φsupA*<supA*<<Byy+𝑒BsupA*<=y+B-supA*<
196 192 193 readdcld φsupA*<supA*<<Byy+B-supA*<
197 195 196 eqeltrd φsupA*<supA*<<Byy+𝑒BsupA*<
198 197 adantr φsupA*<supA*<<ByB<y+𝑒BsupA*<y+𝑒BsupA*<
199 simpr φsupA*<supA*<<ByB<y+𝑒BsupA*<B<y+𝑒BsupA*<
200 191 198 191 199 ltsub1dd φsupA*<supA*<<ByB<y+𝑒BsupA*<BB<y+𝑒BsupA*<B
201 121 recnd φsupA*<supA*<<BB
202 201 subidd φsupA*<supA*<<BBB=0
203 202 ad2antrr φsupA*<supA*<<ByB<y+𝑒BsupA*<BB=0
204 201 adantr φsupA*<supA*<<ByB
205 192 recnd φsupA*<supA*<<Byy
206 122 recnd φsupA*<supA*<
207 206 ad2antrr φsupA*<supA*<<BysupA*<
208 205 207 subcld φsupA*<supA*<<ByysupA*<
209 205 204 207 addsub12d φsupA*<supA*<<Byy+B-supA*<=B+y-supA*<
210 195 209 eqtrd φsupA*<supA*<<Byy+𝑒BsupA*<=B+y-supA*<
211 204 208 210 mvrladdd φsupA*<supA*<<Byy+𝑒BsupA*<B=ysupA*<
212 211 adantr φsupA*<supA*<<ByB<y+𝑒BsupA*<y+𝑒BsupA*<B=ysupA*<
213 203 212 breq12d φsupA*<supA*<<ByB<y+𝑒BsupA*<BB<y+𝑒BsupA*<B0<ysupA*<
214 200 213 mpbid φsupA*<supA*<<ByB<y+𝑒BsupA*<0<ysupA*<
215 123 ad2antrr φsupA*<supA*<<ByB<y+𝑒BsupA*<supA*<
216 simplr φsupA*<supA*<<ByB<y+𝑒BsupA*<y
217 215 216 posdifd φsupA*<supA*<<ByB<y+𝑒BsupA*<supA*<<y0<ysupA*<
218 214 217 mpbird φsupA*<supA*<<ByB<y+𝑒BsupA*<supA*<<y
219 155 189 190 218 syl21anc φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<¬y=+∞supA*<<y
220 154 219 pm2.61dan φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<supA*<<y
221 220 ex φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<supA*<<y
222 221 reximdva φsupA*<supA*<<ByAB<y+𝑒BsupA*<yAsupA*<<y
223 146 222 mpd φsupA*<supA*<<ByAsupA*<<y
224 80 87 223 syl2anc φsupA*<¬BsupA*<yAsupA*<<y
225 59 33 syl φyAsupA*<*
226 31 225 xrlenltd φyAysupA*<¬supA*<<y
227 62 226 mpbid φyA¬supA*<<y
228 227 ralrimiva φyA¬supA*<<y
229 ralnex yA¬supA*<<y¬yAsupA*<<y
230 228 229 sylib φ¬yAsupA*<<y
231 230 ad2antrr φsupA*<¬BsupA*<¬yAsupA*<<y
232 224 231 condan φsupA*<BsupA*<
233 12 79 232 syl2anc φ¬supA*<=+∞BsupA*<
234 11 233 pm2.61dan φBsupA*<