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Theorem xrsupss

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

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

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 xrsupsslem ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ A ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A y < z
2 ssdifss ⊢ A ⊆ ℝ * → A ∖ −∞ ⊆ ℝ *
3 ssxr ⊢ A ∖ −∞ ⊆ ℝ * → A ∖ −∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ −∞ ∨ −∞ ∈ A ∖ −∞
4 df-3or ⊢ A ∖ −∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ −∞ ∨ −∞ ∈ A ∖ −∞ ↔ A ∖ −∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ −∞ ∨ −∞ ∈ A ∖ −∞
5 neldifsn ⊢ ¬ −∞ ∈ A ∖ −∞
6 5 biorfri ⊢ A ∖ −∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ −∞ ↔ A ∖ −∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ −∞ ∨ −∞ ∈ A ∖ −∞
7 4 6 bitr4i ⊢ A ∖ −∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ −∞ ∨ −∞ ∈ A ∖ −∞ ↔ A ∖ −∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ −∞
8 3 7 sylib ⊢ A ∖ −∞ ⊆ ℝ * → A ∖ −∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ −∞
9 xrsupsslem ⊢ A ∖ −∞ ⊆ ℝ * ∧ A ∖ −∞ ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∖ −∞ → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ∖ −∞ ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A ∖ −∞ y < z
10 2 8 9 syl2anc2 ⊢ A ⊆ ℝ * → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ∖ −∞ ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A ∖ −∞ y < z
11 xrsupexmnf ⊢ ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ∖ −∞ ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A ∖ −∞ y < z → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ y < z
12 snssi ⊢ −∞ ∈ A → −∞ ⊆ A
13 undif ⊢ −∞ ⊆ A ↔ −∞ ∪ A ∖ −∞ = A
14 uncom ⊢ −∞ ∪ A ∖ −∞ = A ∖ −∞ ∪ −∞
15 14 eqeq1i ⊢ −∞ ∪ A ∖ −∞ = A ↔ A ∖ −∞ ∪ −∞ = A
16 13 15 bitri ⊢ −∞ ⊆ A ↔ A ∖ −∞ ∪ −∞ = A
17 raleq ⊢ A ∖ −∞ ∪ −∞ = A → ∀ y ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ ¬ x < y ↔ ∀ y ∈ A ¬ x < y
18 rexeq ⊢ A ∖ −∞ ∪ −∞ = A → ∃ z ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ y < z ↔ ∃ z ∈ A y < z
19 18 imbi2d ⊢ A ∖ −∞ ∪ −∞ = A → y < x → ∃ z ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ y < z ↔ y < x → ∃ z ∈ A y < z
20 19 ralbidv ⊢ A ∖ −∞ ∪ −∞ = A → ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ y < z ↔ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A y < z
21 17 20 anbi12d ⊢ A ∖ −∞ ∪ −∞ = A → ∀ y ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ y < z ↔ ∀ y ∈ A ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A y < z
22 16 21 sylbi ⊢ −∞ ⊆ A → ∀ y ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ y < z ↔ ∀ y ∈ A ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A y < z
23 12 22 syl ⊢ −∞ ∈ A → ∀ y ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ y < z ↔ ∀ y ∈ A ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A y < z
24 23 rexbidv ⊢ −∞ ∈ A → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A ∖ −∞ ∪ −∞ y < z ↔ ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A y < z
25 11 24 imbitrid ⊢ −∞ ∈ A → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ∖ −∞ ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A ∖ −∞ y < z → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A y < z
26 10 25 mpan9 ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ −∞ ∈ A → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A y < z
27 ssxr ⊢ A ⊆ ℝ * → A ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∨ −∞ ∈ A
28 df-3or ⊢ A ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∨ −∞ ∈ A ↔ A ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∨ −∞ ∈ A
29 27 28 sylib ⊢ A ⊆ ℝ * → A ⊆ ℝ ∨ +∞ ∈ A ∨ −∞ ∈ A
30 1 26 29 mpjaodan ⊢ A ⊆ ℝ * → ∃ x ∈ ℝ * ∀ y ∈ A ¬ x < y ∧ ∀ y ∈ ℝ * y < x → ∃ z ∈ A y < z