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Theorem infxrunb2

Description: The infimum of an unbounded-below set of extended reals is minus infinity. (Contributed by Glauco Siliprandi, 3-Mar-2021)

Ref Expression
Assertion infxrunb2 ⊢ A ⊆ ℝ * → ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x ↔ inf A ℝ * < = −∞

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nfv ⊢ Ⅎ x A ⊆ ℝ *
2 nfra1 ⊢ Ⅎ x ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x
3 1 2 nfan ⊢ Ⅎ x A ⊆ ℝ * ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x
4 nfv ⊢ Ⅎ y A ⊆ ℝ *
5 nfcv ⊢ Ⅎ _ y ℝ
6 nfre1 ⊢ Ⅎ y ∃ y ∈ A y < x
7 5 6 nfralw ⊢ Ⅎ y ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x
8 4 7 nfan ⊢ Ⅎ y A ⊆ ℝ * ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x
9 simpl ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x → A ⊆ ℝ *
10 mnfxr ⊢ −∞ ∈ ℝ *
11 10 a1i ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x → −∞ ∈ ℝ *
12 ssel2 ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ x ∈ A → x ∈ ℝ *
13 nltmnf ⊢ x ∈ ℝ * → ¬ x < −∞
14 12 13 syl ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ x ∈ A → ¬ x < −∞
15 14 ralrimiva ⊢ A ⊆ ℝ * → ∀ x ∈ A ¬ x < −∞
16 15 adantr ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x → ∀ x ∈ A ¬ x < −∞
17 ralimralim ⊢ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x → ∀ x ∈ ℝ −∞ < x → ∃ y ∈ A y < x
18 17 adantl ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x → ∀ x ∈ ℝ −∞ < x → ∃ y ∈ A y < x
19 3 8 9 11 16 18 infxr ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x → inf A ℝ * < = −∞
20 19 ex ⊢ A ⊆ ℝ * → ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x → inf A ℝ * < = −∞
21 rexr ⊢ x ∈ ℝ → x ∈ ℝ *
22 21 adantl ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ inf A ℝ * < = −∞ ∧ x ∈ ℝ → x ∈ ℝ *
23 simpl ⊢ inf A ℝ * < = −∞ ∧ x ∈ ℝ → inf A ℝ * < = −∞
24 mnflt ⊢ x ∈ ℝ → −∞ < x
25 24 adantl ⊢ inf A ℝ * < = −∞ ∧ x ∈ ℝ → −∞ < x
26 23 25 eqbrtrd ⊢ inf A ℝ * < = −∞ ∧ x ∈ ℝ → inf A ℝ * < < x
27 26 adantll ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ inf A ℝ * < = −∞ ∧ x ∈ ℝ → inf A ℝ * < < x
28 xrltso ⊢ < Or ℝ *
29 28 a1i ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ inf A ℝ * < = −∞ ∧ x ∈ ℝ → < Or ℝ *
30 xrinfmss ⊢ A ⊆ ℝ * → ∃ z ∈ ℝ * ∀ w ∈ A ¬ w < z ∧ ∀ w ∈ ℝ * z < w → ∃ y ∈ A y < w
31 30 ad2antrr ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ inf A ℝ * < = −∞ ∧ x ∈ ℝ → ∃ z ∈ ℝ * ∀ w ∈ A ¬ w < z ∧ ∀ w ∈ ℝ * z < w → ∃ y ∈ A y < w
32 29 31 infglb ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ inf A ℝ * < = −∞ ∧ x ∈ ℝ → x ∈ ℝ * ∧ inf A ℝ * < < x → ∃ y ∈ A y < x
33 22 27 32 mp2and ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ inf A ℝ * < = −∞ ∧ x ∈ ℝ → ∃ y ∈ A y < x
34 33 ralrimiva ⊢ A ⊆ ℝ * ∧ inf A ℝ * < = −∞ → ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x
35 34 ex ⊢ A ⊆ ℝ * → inf A ℝ * < = −∞ → ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x
36 20 35 impbid ⊢ A ⊆ ℝ * → ∀ x ∈ ℝ ∃ y ∈ A y < x ↔ inf A ℝ * < = −∞