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Theorem infglb

Description: An infimum is the greatest lower bound. See also infcl and inflb . (Contributed by AV, 3-Sep-2020)

Ref Expression
Hypotheses infcl.1 ⊢ ( 𝜑 → 𝑅 Or 𝐴 )
infcl.2 ⊢ ( 𝜑 → ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ( ∀ 𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦 𝑅 𝑥 ∧ ∀ 𝑦 ∈ 𝐴 ( 𝑥 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧 ∈ 𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ) )
Assertion infglb ( 𝜑 → ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ inf ( 𝐵 , 𝐴 , 𝑅 ) 𝑅 𝐶 ) → ∃ 𝑧 ∈ 𝐵 𝑧 𝑅 𝐶 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 infcl.1 ⊢ ( 𝜑 → 𝑅 Or 𝐴 )
2 infcl.2 ⊢ ( 𝜑 → ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ( ∀ 𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦 𝑅 𝑥 ∧ ∀ 𝑦 ∈ 𝐴 ( 𝑥 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧 ∈ 𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ) )
3 df-inf ⊢ inf ( 𝐵 , 𝐴 , 𝑅 ) = sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 )
4 3 breq1i ⊢ ( inf ( 𝐵 , 𝐴 , 𝑅 ) 𝑅 𝐶 ↔ sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) 𝑅 𝐶 )
5 simpr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐶 ∈ 𝐴 ) → 𝐶 ∈ 𝐴 )
6 cnvso ⊢ ( 𝑅 Or 𝐴 ↔ ◡ 𝑅 Or 𝐴 )
7 1 6 sylib ⊢ ( 𝜑 → ◡ 𝑅 Or 𝐴 )
8 1 2 infcllem ⊢ ( 𝜑 → ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ( ∀ 𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑥 ◡ 𝑅 𝑦 ∧ ∀ 𝑦 ∈ 𝐴 ( 𝑦 ◡ 𝑅 𝑥 → ∃ 𝑧 ∈ 𝐵 𝑦 ◡ 𝑅 𝑧 ) ) )
9 7 8 supcl ⊢ ( 𝜑 → sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) ∈ 𝐴 )
10 9 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐶 ∈ 𝐴 ) → sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) ∈ 𝐴 )
11 brcnvg ⊢ ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) ∈ 𝐴 ) → ( 𝐶 ◡ 𝑅 sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) ↔ sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) 𝑅 𝐶 ) )
12 11 bicomd ⊢ ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) ∈ 𝐴 ) → ( sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) 𝑅 𝐶 ↔ 𝐶 ◡ 𝑅 sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) ) )
13 5 10 12 syl2anc ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐶 ∈ 𝐴 ) → ( sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) 𝑅 𝐶 ↔ 𝐶 ◡ 𝑅 sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) ) )
14 4 13 bitrid ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐶 ∈ 𝐴 ) → ( inf ( 𝐵 , 𝐴 , 𝑅 ) 𝑅 𝐶 ↔ 𝐶 ◡ 𝑅 sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) ) )
15 7 8 suplub ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐶 ◡ 𝑅 sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) ) → ∃ 𝑧 ∈ 𝐵 𝐶 ◡ 𝑅 𝑧 ) )
16 15 expdimp ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐶 ∈ 𝐴 ) → ( 𝐶 ◡ 𝑅 sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) → ∃ 𝑧 ∈ 𝐵 𝐶 ◡ 𝑅 𝑧 ) )
17 vex ⊢ 𝑧 ∈ V
18 brcnvg ⊢ ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ V ) → ( 𝐶 ◡ 𝑅 𝑧 ↔ 𝑧 𝑅 𝐶 ) )
19 5 17 18 sylancl ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐶 ∈ 𝐴 ) → ( 𝐶 ◡ 𝑅 𝑧 ↔ 𝑧 𝑅 𝐶 ) )
20 19 rexbidv ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐶 ∈ 𝐴 ) → ( ∃ 𝑧 ∈ 𝐵 𝐶 ◡ 𝑅 𝑧 ↔ ∃ 𝑧 ∈ 𝐵 𝑧 𝑅 𝐶 ) )
21 16 20 sylibd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐶 ∈ 𝐴 ) → ( 𝐶 ◡ 𝑅 sup ( 𝐵 , 𝐴 , ◡ 𝑅 ) → ∃ 𝑧 ∈ 𝐵 𝑧 𝑅 𝐶 ) )
22 14 21 sylbid ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐶 ∈ 𝐴 ) → ( inf ( 𝐵 , 𝐴 , 𝑅 ) 𝑅 𝐶 → ∃ 𝑧 ∈ 𝐵 𝑧 𝑅 𝐶 ) )
23 22 expimpd ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ inf ( 𝐵 , 𝐴 , 𝑅 ) 𝑅 𝐶 ) → ∃ 𝑧 ∈ 𝐵 𝑧 𝑅 𝐶 ) )