Metamath Proof Explorer


Theorem ipolublem

Description: Lemma for ipolubdm and ipolub . (Contributed by Zhi Wang, 28-Sep-2024)

Ref Expression
Hypotheses ipolub.i 𝐼 = ( toInc ‘ 𝐹 )
ipolub.f ( 𝜑𝐹𝑉 )
ipolub.s ( 𝜑𝑆𝐹 )
ipolublem.l = ( le ‘ 𝐼 )
Assertion ipolublem ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) → ( ( 𝑆𝑋 ∧ ∀ 𝑧𝐹 ( 𝑆𝑧𝑋𝑧 ) ) ↔ ( ∀ 𝑦𝑆 𝑦 𝑋 ∧ ∀ 𝑧𝐹 ( ∀ 𝑦𝑆 𝑦 𝑧𝑋 𝑧 ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ipolub.i 𝐼 = ( toInc ‘ 𝐹 )
2 ipolub.f ( 𝜑𝐹𝑉 )
3 ipolub.s ( 𝜑𝑆𝐹 )
4 ipolublem.l = ( le ‘ 𝐼 )
5 unissb ( 𝑆𝑋 ↔ ∀ 𝑦𝑆 𝑦𝑋 )
6 2 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑦𝑆 ) → 𝐹𝑉 )
7 3 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑦𝑆 ) → 𝑆𝐹 )
8 simpr ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑦𝑆 ) → 𝑦𝑆 )
9 7 8 sseldd ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑦𝑆 ) → 𝑦𝐹 )
10 simplr ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑦𝑆 ) → 𝑋𝐹 )
11 1 4 ipole ( ( 𝐹𝑉𝑦𝐹𝑋𝐹 ) → ( 𝑦 𝑋𝑦𝑋 ) )
12 6 9 10 11 syl3anc ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑦𝑆 ) → ( 𝑦 𝑋𝑦𝑋 ) )
13 12 ralbidva ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) → ( ∀ 𝑦𝑆 𝑦 𝑋 ↔ ∀ 𝑦𝑆 𝑦𝑋 ) )
14 5 13 bitr4id ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) → ( 𝑆𝑋 ↔ ∀ 𝑦𝑆 𝑦 𝑋 ) )
15 unissb ( 𝑆𝑧 ↔ ∀ 𝑦𝑆 𝑦𝑧 )
16 6 adantlr ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑧𝐹 ) ∧ 𝑦𝑆 ) → 𝐹𝑉 )
17 9 adantlr ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑧𝐹 ) ∧ 𝑦𝑆 ) → 𝑦𝐹 )
18 simplr ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑧𝐹 ) ∧ 𝑦𝑆 ) → 𝑧𝐹 )
19 1 4 ipole ( ( 𝐹𝑉𝑦𝐹𝑧𝐹 ) → ( 𝑦 𝑧𝑦𝑧 ) )
20 16 17 18 19 syl3anc ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑧𝐹 ) ∧ 𝑦𝑆 ) → ( 𝑦 𝑧𝑦𝑧 ) )
21 20 ralbidva ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑧𝐹 ) → ( ∀ 𝑦𝑆 𝑦 𝑧 ↔ ∀ 𝑦𝑆 𝑦𝑧 ) )
22 15 21 bitr4id ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑧𝐹 ) → ( 𝑆𝑧 ↔ ∀ 𝑦𝑆 𝑦 𝑧 ) )
23 2 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑧𝐹 ) → 𝐹𝑉 )
24 simplr ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑧𝐹 ) → 𝑋𝐹 )
25 simpr ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑧𝐹 ) → 𝑧𝐹 )
26 1 4 ipole ( ( 𝐹𝑉𝑋𝐹𝑧𝐹 ) → ( 𝑋 𝑧𝑋𝑧 ) )
27 23 24 25 26 syl3anc ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑧𝐹 ) → ( 𝑋 𝑧𝑋𝑧 ) )
28 27 bicomd ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑧𝐹 ) → ( 𝑋𝑧𝑋 𝑧 ) )
29 22 28 imbi12d ( ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) ∧ 𝑧𝐹 ) → ( ( 𝑆𝑧𝑋𝑧 ) ↔ ( ∀ 𝑦𝑆 𝑦 𝑧𝑋 𝑧 ) ) )
30 29 ralbidva ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) → ( ∀ 𝑧𝐹 ( 𝑆𝑧𝑋𝑧 ) ↔ ∀ 𝑧𝐹 ( ∀ 𝑦𝑆 𝑦 𝑧𝑋 𝑧 ) ) )
31 14 30 anbi12d ( ( 𝜑𝑋𝐹 ) → ( ( 𝑆𝑋 ∧ ∀ 𝑧𝐹 ( 𝑆𝑧𝑋𝑧 ) ) ↔ ( ∀ 𝑦𝑆 𝑦 𝑋 ∧ ∀ 𝑧𝐹 ( ∀ 𝑦𝑆 𝑦 𝑧𝑋 𝑧 ) ) ) )