Metamath Proof Explorer


Theorem supxrre

Description: The real and extended real suprema match when the real supremum exists. (Contributed by NM, 18-Oct-2005) (Proof shortened by Mario Carneiro, 7-Sep-2014)

Ref Expression
Assertion supxrre ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ * < = sup A ℝ <

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simp1 ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → A ⊆ ℝ
2 ressxr ⊢ ℝ ⊆ ℝ *
3 1 2 sstrdi ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → A ⊆ ℝ *
4 supxrcl ⊢ A ⊆ ℝ * → sup A ℝ * < ∈ ℝ *
5 3 4 syl ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ * < ∈ ℝ *
6 suprcl ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ < ∈ ℝ
7 6 rexrd ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ < ∈ ℝ *
8 6 leidd ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ < ≤ sup A ℝ <
9 suprleub ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x ∧ sup A ℝ < ∈ ℝ → sup A ℝ < ≤ sup A ℝ < ↔ ∀ z ∈ A z ≤ sup A ℝ <
10 6 9 mpdan ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ < ≤ sup A ℝ < ↔ ∀ z ∈ A z ≤ sup A ℝ <
11 supxrleub ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ sup A ℝ < ∈ ℝ * → sup A ℝ * < ≤ sup A ℝ < ↔ ∀ z ∈ A z ≤ sup A ℝ <
12 3 7 11 syl2anc ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ * < ≤ sup A ℝ < ↔ ∀ z ∈ A z ≤ sup A ℝ <
13 10 12 bitr4d ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ < ≤ sup A ℝ < ↔ sup A ℝ * < ≤ sup A ℝ <
14 8 13 mpbid ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ * < ≤ sup A ℝ <
15 5 xrleidd ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ * < ≤ sup A ℝ * <
16 supxrleub ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ sup A ℝ * < ∈ ℝ * → sup A ℝ * < ≤ sup A ℝ * < ↔ ∀ x ∈ A x ≤ sup A ℝ * <
17 3 5 16 syl2anc ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ * < ≤ sup A ℝ * < ↔ ∀ x ∈ A x ≤ sup A ℝ * <
18 simp2 ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → A ≠ ∅
19 n0 ⊢ A ≠ ∅ ↔ ∃ z z ∈ A
20 18 19 sylib ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → ∃ z z ∈ A
21 mnfxr ⊢ −∞ ∈ ℝ *
22 21 a1i ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x ∧ z ∈ A → −∞ ∈ ℝ *
23 1 sselda ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x ∧ z ∈ A → z ∈ ℝ
24 23 rexrd ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x ∧ z ∈ A → z ∈ ℝ *
25 5 adantr ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x ∧ z ∈ A → sup A ℝ * < ∈ ℝ *
26 23 mnfltd ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x ∧ z ∈ A → −∞ < z
27 supxrub ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ z ∈ A → z ≤ sup A ℝ * <
28 3 27 sylan ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x ∧ z ∈ A → z ≤ sup A ℝ * <
29 22 24 25 26 28 xrltletrd ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x ∧ z ∈ A → −∞ < sup A ℝ * <
30 20 29 exlimddv ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → −∞ < sup A ℝ * <
31 xrre ⊢ sup A ℝ * < ∈ ℝ * ∧ sup A ℝ < ∈ ℝ ∧ −∞ < sup A ℝ * < ∧ sup A ℝ * < ≤ sup A ℝ < → sup A ℝ * < ∈ ℝ
32 5 6 30 14 31 syl22anc ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ * < ∈ ℝ
33 suprleub ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x ∧ sup A ℝ * < ∈ ℝ → sup A ℝ < ≤ sup A ℝ * < ↔ ∀ x ∈ A x ≤ sup A ℝ * <
34 32 33 mpdan ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ < ≤ sup A ℝ * < ↔ ∀ x ∈ A x ≤ sup A ℝ * <
35 17 34 bitr4d ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ * < ≤ sup A ℝ * < ↔ sup A ℝ < ≤ sup A ℝ * <
36 15 35 mpbid ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ < ≤ sup A ℝ * <
37 5 7 14 36 xrletrid ⊢ A ⊆ ℝ ∧ A ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ A y ≤ x → sup A ℝ * < = sup A ℝ <