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Theorem prproropf1olem2

Description: Lemma 2 for prproropf1o . (Contributed by AV, 13-Mar-2023)

Ref Expression
Hypotheses prproropf1o.o ⊢ 𝑂 = ( 𝑅 ∩ ( 𝑉 × 𝑉 ) )
prproropf1o.p ⊢ 𝑃 = { 𝑝 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ ( ♯ ‘ 𝑝 ) = 2 }
Assertion prproropf1olem2 ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ 𝑋 ∈ 𝑃 ) → ⟨ inf ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ 𝑂 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prproropf1o.o ⊢ 𝑂 = ( 𝑅 ∩ ( 𝑉 × 𝑉 ) )
2 prproropf1o.p ⊢ 𝑃 = { 𝑝 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ ( ♯ ‘ 𝑝 ) = 2 }
3 2 prpair ⊢ ( 𝑋 ∈ 𝑃 ↔ ∃ 𝑎 ∈ 𝑉 ∃ 𝑏 ∈ 𝑉 ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) )
4 simpll ⊢ ( ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) ) ∧ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) ) → 𝑅 Or 𝑉 )
5 simplrl ⊢ ( ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) ) ∧ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) ) → 𝑎 ∈ 𝑉 )
6 simplrr ⊢ ( ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) ) ∧ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) ) → 𝑏 ∈ 𝑉 )
7 simprr ⊢ ( ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) ) ∧ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) ) → 𝑎 ≠ 𝑏 )
8 infsupprpr ⊢ ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) ) → inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) 𝑅 sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) )
9 4 5 6 7 8 syl13anc ⊢ ( ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) ) ∧ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) ) → inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) 𝑅 sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) )
10 df-br ⊢ ( inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) 𝑅 sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ↔ ⟨ inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ 𝑅 )
11 9 10 sylib ⊢ ( ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) ) ∧ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) ) → ⟨ inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ 𝑅 )
12 infpr ⊢ ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) → inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) = if ( 𝑎 𝑅 𝑏 , 𝑎 , 𝑏 ) )
13 ifcl ⊢ ( ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) → if ( 𝑎 𝑅 𝑏 , 𝑎 , 𝑏 ) ∈ 𝑉 )
14 13 3adant1 ⊢ ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) → if ( 𝑎 𝑅 𝑏 , 𝑎 , 𝑏 ) ∈ 𝑉 )
15 12 14 eqeltrd ⊢ ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) → inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ∈ 𝑉 )
16 suppr ⊢ ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) → sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) = if ( 𝑏 𝑅 𝑎 , 𝑎 , 𝑏 ) )
17 ifcl ⊢ ( ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) → if ( 𝑏 𝑅 𝑎 , 𝑎 , 𝑏 ) ∈ 𝑉 )
18 17 3adant1 ⊢ ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) → if ( 𝑏 𝑅 𝑎 , 𝑎 , 𝑏 ) ∈ 𝑉 )
19 16 18 eqeltrd ⊢ ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) → sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ∈ 𝑉 )
20 15 19 jca ⊢ ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) → ( inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ∈ 𝑉 ∧ sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ∈ 𝑉 ) )
21 20 3expb ⊢ ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) ) → ( inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ∈ 𝑉 ∧ sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ∈ 𝑉 ) )
22 21 adantr ⊢ ( ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) ) ∧ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) ) → ( inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ∈ 𝑉 ∧ sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ∈ 𝑉 ) )
23 opelxp ⊢ ( ⟨ inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ ( 𝑉 × 𝑉 ) ↔ ( inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ∈ 𝑉 ∧ sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ∈ 𝑉 ) )
24 22 23 sylibr ⊢ ( ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) ) ∧ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) ) → ⟨ inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ ( 𝑉 × 𝑉 ) )
25 11 24 elind ⊢ ( ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) ) ∧ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) ) → ⟨ inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝑉 × 𝑉 ) ) )
26 infeq1 ⊢ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } → inf ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) = inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) )
27 supeq1 ⊢ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } → sup ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) = sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) )
28 26 27 opeq12d ⊢ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } → ⟨ inf ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ = ⟨ inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ )
29 28 eleq1d ⊢ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } → ( ⟨ inf ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝑉 × 𝑉 ) ) ↔ ⟨ inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝑉 × 𝑉 ) ) ) )
30 29 ad2antrl ⊢ ( ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) ) ∧ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) ) → ( ⟨ inf ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝑉 × 𝑉 ) ) ↔ ⟨ inf ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( { 𝑎 , 𝑏 } , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝑉 × 𝑉 ) ) ) )
31 25 30 mpbird ⊢ ( ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) ) ∧ ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) ) → ⟨ inf ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝑉 × 𝑉 ) ) )
32 31 ex ⊢ ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ ( 𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉 ) ) → ( ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) → ⟨ inf ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝑉 × 𝑉 ) ) ) )
33 32 rexlimdvva ⊢ ( 𝑅 Or 𝑉 → ( ∃ 𝑎 ∈ 𝑉 ∃ 𝑏 ∈ 𝑉 ( 𝑋 = { 𝑎 , 𝑏 } ∧ 𝑎 ≠ 𝑏 ) → ⟨ inf ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝑉 × 𝑉 ) ) ) )
34 3 33 biimtrid ⊢ ( 𝑅 Or 𝑉 → ( 𝑋 ∈ 𝑃 → ⟨ inf ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝑉 × 𝑉 ) ) ) )
35 34 imp ⊢ ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ 𝑋 ∈ 𝑃 ) → ⟨ inf ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝑉 × 𝑉 ) ) )
36 35 1 eleqtrrdi ⊢ ( ( 𝑅 Or 𝑉 ∧ 𝑋 ∈ 𝑃 ) → ⟨ inf ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) , sup ( 𝑋 , 𝑉 , 𝑅 ) ⟩ ∈ 𝑂 )