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Theorem elixx3g

Description: Membership in a set of open intervals of extended reals. We use the fact that an operation's value is empty outside of its domain to show A e. RR* and B e. RR* . (Contributed by Mario Carneiro, 3-Nov-2013)

Ref Expression
Hypothesis ixx.1 ⊢ 𝑂 = ( 𝑥 ∈ ℝ* , 𝑦 ∈ ℝ* ↦ { 𝑧 ∈ ℝ* ∣ ( 𝑥 𝑅 𝑧 ∧ 𝑧 𝑆 𝑦 ) } )
Assertion elixx3g ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝑂 𝐵 ) ↔ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ixx.1 ⊢ 𝑂 = ( 𝑥 ∈ ℝ* , 𝑦 ∈ ℝ* ↦ { 𝑧 ∈ ℝ* ∣ ( 𝑥 𝑅 𝑧 ∧ 𝑧 𝑆 𝑦 ) } )
2 anass ⊢ ( ( ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) ∧ 𝐶 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) ↔ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝐶 ∈ ℝ* ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) ) )
3 df-3an ⊢ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ∈ ℝ* ) ↔ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) ∧ 𝐶 ∈ ℝ* ) )
4 3 anbi1i ⊢ ( ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) ↔ ( ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) ∧ 𝐶 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) )
5 1 elixx1 ⊢ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) → ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝑂 𝐵 ) ↔ ( 𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) )
6 3anass ⊢ ( ( 𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ↔ ( 𝐶 ∈ ℝ* ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) )
7 ibar ⊢ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) → ( ( 𝐶 ∈ ℝ* ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) ↔ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝐶 ∈ ℝ* ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) ) ) )
8 6 7 bitrid ⊢ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) → ( ( 𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ↔ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝐶 ∈ ℝ* ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) ) ) )
9 5 8 bitrd ⊢ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) → ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝑂 𝐵 ) ↔ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝐶 ∈ ℝ* ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) ) ) )
10 1 ixxf ⊢ 𝑂 : ( ℝ* × ℝ* ) ⟶ 𝒫 ℝ*
11 10 fdmi ⊢ dom 𝑂 = ( ℝ* × ℝ* )
12 11 ndmov ⊢ ( ¬ ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) → ( 𝐴 𝑂 𝐵 ) = ∅ )
13 12 eleq2d ⊢ ( ¬ ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) → ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝑂 𝐵 ) ↔ 𝐶 ∈ ∅ ) )
14 noel ⊢ ¬ 𝐶 ∈ ∅
15 14 pm2.21i ⊢ ( 𝐶 ∈ ∅ → ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) )
16 simpl ⊢ ( ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝐶 ∈ ℝ* ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) ) → ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) )
17 15 16 pm5.21ni ⊢ ( ¬ ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) → ( 𝐶 ∈ ∅ ↔ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝐶 ∈ ℝ* ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) ) ) )
18 13 17 bitrd ⊢ ( ¬ ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) → ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝑂 𝐵 ) ↔ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝐶 ∈ ℝ* ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) ) ) )
19 9 18 pm2.61i ⊢ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝑂 𝐵 ) ↔ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝐶 ∈ ℝ* ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) ) )
20 2 4 19 3bitr4ri ⊢ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝑂 𝐵 ) ↔ ( ( 𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐶 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝐴 𝑅 𝐶 ∧ 𝐶 𝑆 𝐵 ) ) )