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Theorem supxrunb2

Description: The supremum of an unbounded-above set of extended reals is plus infinity. (Contributed by NM, 19-Jan-2006)

Ref Expression
Assertion supxrunb2 ⊢ A ⊆ ℝ * → ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y ↔ sup A ℝ * < = +∞

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ssel ⊢ A ⊆ ℝ * → z ∈ A → z ∈ ℝ *
2 pnfnlt ⊢ z ∈ ℝ * → ¬ +∞ < z
3 1 2 syl6 ⊢ A ⊆ ℝ * → z ∈ A → ¬ +∞ < z
4 3 ralrimiv ⊢ A ⊆ ℝ * → ∀ z ∈ A ¬ +∞ < z
5 4 adantr ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y → ∀ z ∈ A ¬ +∞ < z
6 breq1 ⊢ x = z → x < y ↔ z < y
7 6 rexbidv ⊢ x = z → ∃ y ∈ A x < y ↔ ∃ y ∈ A z < y
8 7 rspcva ⊢ z ∈ ℝ ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y → ∃ y ∈ A z < y
9 8 adantrr ⊢ z ∈ ℝ ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y ∧ A ⊆ ℝ * → ∃ y ∈ A z < y
10 9 ancoms ⊢ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y ∧ A ⊆ ℝ * ∧ z ∈ ℝ → ∃ y ∈ A z < y
11 10 exp31 ⊢ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y → A ⊆ ℝ * → z ∈ ℝ → ∃ y ∈ A z < y
12 11 a1dd ⊢ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y → A ⊆ ℝ * → z < +∞ → z ∈ ℝ → ∃ y ∈ A z < y
13 12 com4r ⊢ z ∈ ℝ → ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y → A ⊆ ℝ * → z < +∞ → ∃ y ∈ A z < y
14 13 com13 ⊢ A ⊆ ℝ * → ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y → z ∈ ℝ → z < +∞ → ∃ y ∈ A z < y
15 14 imp ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y → z ∈ ℝ → z < +∞ → ∃ y ∈ A z < y
16 15 ralrimiv ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y → ∀ z ∈ ℝ z < +∞ → ∃ y ∈ A z < y
17 5 16 jca ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y → ∀ z ∈ A ¬ +∞ < z ∧ ∀ z ∈ ℝ z < +∞ → ∃ y ∈ A z < y
18 pnfxr ⊢ +∞ ∈ ℝ *
19 supxr ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * ∧ ∀ z ∈ A ¬ +∞ < z ∧ ∀ z ∈ ℝ z < +∞ → ∃ y ∈ A z < y → sup A ℝ * < = +∞
20 18 19 mpanl2 ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ ∀ z ∈ A ¬ +∞ < z ∧ ∀ z ∈ ℝ z < +∞ → ∃ y ∈ A z < y → sup A ℝ * < = +∞
21 17 20 syldan ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y → sup A ℝ * < = +∞
22 21 ex ⊢ A ⊆ ℝ * → ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y → sup A ℝ * < = +∞
23 rexr ⊢ x ∈ ℝ → x ∈ ℝ *
24 23 ad2antlr ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ x ∈ ℝ ∧ sup A ℝ * < = +∞ → x ∈ ℝ *
25 ltpnf ⊢ x ∈ ℝ → x < +∞
26 breq2 ⊢ sup A ℝ * < = +∞ → x < sup A ℝ * < ↔ x < +∞
27 25 26 imbitrrid ⊢ sup A ℝ * < = +∞ → x ∈ ℝ → x < sup A ℝ * <
28 27 impcom ⊢ x ∈ ℝ ∧ sup A ℝ * < = +∞ → x < sup A ℝ * <
29 28 adantll ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ x ∈ ℝ ∧ sup A ℝ * < = +∞ → x < sup A ℝ * <
30 xrltso ⊢ < Or ℝ *
31 30 a1i ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ x ∈ ℝ ∧ sup A ℝ * < = +∞ → < Or ℝ *
32 xrsupss ⊢ A ⊆ ℝ * → ∃ z ∈ ℝ * ∀ w ∈ A ¬ z < w ∧ ∀ w ∈ ℝ * w < z → ∃ y ∈ A w < y
33 32 ad2antrr ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ x ∈ ℝ ∧ sup A ℝ * < = +∞ → ∃ z ∈ ℝ * ∀ w ∈ A ¬ z < w ∧ ∀ w ∈ ℝ * w < z → ∃ y ∈ A w < y
34 31 33 suplub ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ x ∈ ℝ ∧ sup A ℝ * < = +∞ → x ∈ ℝ * ∧ x < sup A ℝ * < → ∃ y ∈ A x < y
35 24 29 34 mp2and ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ x ∈ ℝ ∧ sup A ℝ * < = +∞ → ∃ y ∈ A x < y
36 35 exp31 ⊢ A ⊆ ℝ * → x ∈ ℝ → sup A ℝ * < = +∞ → ∃ y ∈ A x < y
37 36 com23 ⊢ A ⊆ ℝ * → sup A ℝ * < = +∞ → x ∈ ℝ → ∃ y ∈ A x < y
38 37 ralrimdv ⊢ A ⊆ ℝ * → sup A ℝ * < = +∞ → ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y
39 22 38 impbid ⊢ A ⊆ ℝ * → ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A x < y ↔ sup A ℝ * < = +∞