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Theorem xrinfmss

Description: Any subset of extended reals has an infimum. (Contributed by NM, 25-Oct-2005)

Ref Expression
Assertion xrinfmss ⊢ A ⊆ ℝ * → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A z < y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 xrinfmsslem ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ A ⊆ ℝ ∨ −∞ ∈ A → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A z < y
2 ssdifss ⊢ A ⊆ ℝ * → A ∖ +∞ ⊆ ℝ *
3 ssxr ⊢ A ∖ +∞ ⊆ ℝ * → A ∖ +∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ +∞ ∨ −∞ ∈ A ∖ +∞
4 3orass ⊢ A ∖ +∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ +∞ ∨ −∞ ∈ A ∖ +∞ ↔ A ∖ +∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ +∞ ∨ −∞ ∈ A ∖ +∞
5 pnfex ⊢ +∞ ∈ V
6 5 snid ⊢ +∞ ∈ +∞
7 elndif ⊢ +∞ ∈ +∞ → ¬ +∞ ∈ A ∖ +∞
8 biorf ⊢ ¬ +∞ ∈ A ∖ +∞ → −∞ ∈ A ∖ +∞ ↔ +∞ ∈ A ∖ +∞ ∨ −∞ ∈ A ∖ +∞
9 6 7 8 mp2b ⊢ −∞ ∈ A ∖ +∞ ↔ +∞ ∈ A ∖ +∞ ∨ −∞ ∈ A ∖ +∞
10 9 orbi2i ⊢ A ∖ +∞ ⊆ ℝ ∨ −∞ ∈ A ∖ +∞ ↔ A ∖ +∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ +∞ ∨ −∞ ∈ A ∖ +∞
11 4 10 bitr4i ⊢ A ∖ +∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ +∞ ∨ −∞ ∈ A ∖ +∞ ↔ A ∖ +∞ ⊆ ℝ ∨ −∞ ∈ A ∖ +∞
12 3 11 sylib ⊢ A ∖ +∞ ⊆ ℝ * → A ∖ +∞ ⊆ ℝ ∨ −∞ ∈ A ∖ +∞
13 xrinfmsslem ⊢ A ∖ +∞ ⊆ ℝ * ∧ A ∖ +∞ ⊆ ℝ ∨ −∞ ∈ A ∖ +∞ → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ∖ +∞ ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A ∖ +∞ z < y
14 2 12 13 syl2anc2 ⊢ A ⊆ ℝ * → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ∖ +∞ ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A ∖ +∞ z < y
15 xrinfmexpnf ⊢ ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ∖ +∞ ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A ∖ +∞ z < y → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ∖ +∞ ∪ +∞ ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A ∖ +∞ ∪ +∞ z < y
16 5 snss ⊢ +∞ ∈ A ↔ +∞ ⊆ A
17 undif ⊢ +∞ ⊆ A ↔ +∞ ∪ A ∖ +∞ = A
18 uncom ⊢ +∞ ∪ A ∖ +∞ = A ∖ +∞ ∪ +∞
19 18 eqeq1i ⊢ +∞ ∪ A ∖ +∞ = A ↔ A ∖ +∞ ∪ +∞ = A
20 17 19 bitri ⊢ +∞ ⊆ A ↔ A ∖ +∞ ∪ +∞ = A
21 16 20 bitri ⊢ +∞ ∈ A ↔ A ∖ +∞ ∪ +∞ = A
22 raleq ⊢ A ∖ +∞ ∪ +∞ = A → ∀ y ∈ A ∖ +∞ ∪ +∞ ¬ y < x ↔ ∀ y ∈ A ¬ y < x
23 rexeq ⊢ A ∖ +∞ ∪ +∞ = A → ∃ z ∈ A ∖ +∞ ∪ +∞ z < y ↔ ∃ z ∈ A z < y
24 23 imbi2d ⊢ A ∖ +∞ ∪ +∞ = A → x < y → ∃ z ∈ A ∖ +∞ ∪ +∞ z < y ↔ x < y → ∃ z ∈ A z < y
25 24 ralbidv ⊢ A ∖ +∞ ∪ +∞ = A → ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A ∖ +∞ ∪ +∞ z < y ↔ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A z < y
26 22 25 anbi12d ⊢ A ∖ +∞ ∪ +∞ = A → ∀ y ∈ A ∖ +∞ ∪ +∞ ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A ∖ +∞ ∪ +∞ z < y ↔ ∀ y ∈ A ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A z < y
27 21 26 sylbi ⊢ +∞ ∈ A → ∀ y ∈ A ∖ +∞ ∪ +∞ ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A ∖ +∞ ∪ +∞ z < y ↔ ∀ y ∈ A ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A z < y
28 27 rexbidv ⊢ +∞ ∈ A → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ∖ +∞ ∪ +∞ ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A ∖ +∞ ∪ +∞ z < y ↔ ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A z < y
29 15 28 imbitrid ⊢ +∞ ∈ A → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ∖ +∞ ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A ∖ +∞ z < y → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A z < y
30 14 29 mpan9 ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ +∞ ∈ A → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A z < y
31 ssxr ⊢ A ⊆ ℝ * → A ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∨ −∞ ∈ A
32 df-3or ⊢ A ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∨ −∞ ∈ A ↔ A ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∨ −∞ ∈ A
33 or32 ⊢ A ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∨ −∞ ∈ A ↔ A ⊆ ℝ ∨ −∞ ∈ A ∨ +∞ ∈ A
34 32 33 bitri ⊢ A ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∨ −∞ ∈ A ↔ A ⊆ ℝ ∨ −∞ ∈ A ∨ +∞ ∈ A
35 31 34 sylib ⊢ A ⊆ ℝ * → A ⊆ ℝ ∨ −∞ ∈ A ∨ +∞ ∈ A
36 1 30 35 mpjaodan ⊢ A ⊆ ℝ * → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ¬ y < x ∧ ∀ y ∈ ℝ * x < y → ∃ z ∈ A z < y