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Theorem supminfxr

Description: The extended real suprema of a set of reals is the extended real negative of the extended real infima of that set's image under negation. (Contributed by Glauco Siliprandi, 2-Jan-2022)

Ref Expression
Hypothesis supminfxr.1 φ A
Assertion supminfxr φ sup A * < = sup x | x A * <

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 supminfxr.1 φ A
2 supeq1 A = sup A * < = sup * <
3 xrsup0 sup * < = −∞
4 3 a1i A = sup * < = −∞
5 2 4 eqtrd A = sup A * < = −∞
6 5 adantl φ A = sup A * < = −∞
7 eleq2 A = x A x
8 7 rabbidv A = x | x A = x | x
9 noel ¬ x
10 9 a1i x ¬ x
11 10 rgen x ¬ x
12 rabeq0 x | x = x ¬ x
13 11 12 mpbir x | x =
14 13 a1i A = x | x =
15 8 14 eqtrd A = x | x A =
16 15 infeq1d A = sup x | x A * < = sup * <
17 xrinf0 sup * < = +∞
18 17 a1i A = sup * < = +∞
19 16 18 eqtrd A = sup x | x A * < = +∞
20 19 xnegeqd A = sup x | x A * < = +∞
21 xnegpnf +∞ = −∞
22 21 a1i A = +∞ = −∞
23 20 22 eqtrd A = sup x | x A * < = −∞
24 23 adantl φ A = sup x | x A * < = −∞
25 6 24 eqtr4d φ A = sup A * < = sup x | x A * <
26 neqne ¬ A = A
27 1 ad2antrr φ A y z A z y A
28 simplr φ A y z A z y A
29 simpr φ A y z A z y y z A z y
30 negn0 A A x | x A
31 ublbneg y z A z y y z x | x A y z
32 ssrab2 x | x A
33 infrenegsup x | x A x | x A y z x | x A y z sup x | x A < = sup w | w x | x A <
34 32 33 mp3an1 x | x A y z x | x A y z sup x | x A < = sup w | w x | x A <
35 30 31 34 syl2an A A y z A z y sup x | x A < = sup w | w x | x A <
36 35 3impa A A y z A z y sup x | x A < = sup w | w x | x A <
37 elrabi y w | w x | x A y
38 37 adantl A y w | w x | x A y
39 ssel2 A y A y
40 negeq w = y w = y
41 40 eleq1d w = y w x | x A y x | x A
42 41 elrab3 y y w | w x | x A y x | x A
43 renegcl y y
44 negeq x = y x = y
45 44 eleq1d x = y x A y A
46 45 elrab3 y y x | x A y A
47 43 46 syl y y x | x A y A
48 recn y y
49 48 negnegd y y = y
50 49 eleq1d y y A y A
51 42 47 50 3bitrd y y w | w x | x A y A
52 51 adantl A y y w | w x | x A y A
53 38 39 52 eqrdav A w | w x | x A = A
54 53 supeq1d A sup w | w x | x A < = sup A <
55 54 3ad2ant1 A A y z A z y sup w | w x | x A < = sup A <
56 55 negeqd A A y z A z y sup w | w x | x A < = sup A <
57 36 56 eqtrd A A y z A z y sup x | x A < = sup A <
58 infrecl x | x A x | x A y z x | x A y z sup x | x A <
59 32 58 mp3an1 x | x A y z x | x A y z sup x | x A <
60 30 31 59 syl2an A A y z A z y sup x | x A <
61 60 3impa A A y z A z y sup x | x A <
62 suprcl A A y z A z y sup A <
63 recn sup x | x A < sup x | x A <
64 recn sup A < sup A <
65 negcon2 sup x | x A < sup A < sup x | x A < = sup A < sup A < = sup x | x A <
66 63 64 65 syl2an sup x | x A < sup A < sup x | x A < = sup A < sup A < = sup x | x A <
67 61 62 66 syl2anc A A y z A z y sup x | x A < = sup A < sup A < = sup x | x A <
68 57 67 mpbid A A y z A z y sup A < = sup x | x A <
69 27 28 29 68 syl3anc φ A y z A z y sup A < = sup x | x A <
70 supxrre A A y z A z y sup A * < = sup A <
71 27 28 29 70 syl3anc φ A y z A z y sup A * < = sup A <
72 32 a1i φ A y z A z y x | x A
73 27 28 30 syl2anc φ A y z A z y x | x A
74 29 31 syl φ A y z A z y y z x | x A y z
75 infxrre x | x A x | x A y z x | x A y z sup x | x A * < = sup x | x A <
76 72 73 74 75 syl3anc φ A y z A z y sup x | x A * < = sup x | x A <
77 76 xnegeqd φ A y z A z y sup x | x A * < = sup x | x A <
78 1 60 sylanl1 φ A y z A z y sup x | x A <
79 78 rexnegd φ A y z A z y sup x | x A < = sup x | x A <
80 77 79 eqtrd φ A y z A z y sup x | x A * < = sup x | x A <
81 69 71 80 3eqtr4d φ A y z A z y sup A * < = sup x | x A * <
82 simpr φ ¬ y z A z y ¬ y z A z y
83 simplr φ y z A y
84 1 sselda φ z A z
85 84 adantlr φ y z A z
86 83 85 ltnled φ y z A y < z ¬ z y
87 86 rexbidva φ y z A y < z z A ¬ z y
88 rexnal z A ¬ z y ¬ z A z y
89 88 a1i φ y z A ¬ z y ¬ z A z y
90 87 89 bitrd φ y z A y < z ¬ z A z y
91 90 ralbidva φ y z A y < z y ¬ z A z y
92 ralnex y ¬ z A z y ¬ y z A z y
93 92 a1i φ y ¬ z A z y ¬ y z A z y
94 91 93 bitrd φ y z A y < z ¬ y z A z y
95 94 adantr φ ¬ y z A z y y z A y < z ¬ y z A z y
96 82 95 mpbird φ ¬ y z A z y y z A y < z
97 xnegmnf −∞ = +∞
98 97 eqcomi +∞ = −∞
99 98 a1i φ y z A y < z +∞ = −∞
100 simpr φ y z A y < z y z A y < z
101 ressxr *
102 101 a1i φ *
103 1 102 sstrd φ A *
104 supxrunb2 A * y z A y < z sup A * < = +∞
105 103 104 syl φ y z A y < z sup A * < = +∞
106 105 adantr φ y z A y < z y z A y < z sup A * < = +∞
107 100 106 mpbid φ y z A y < z sup A * < = +∞
108 renegcl v v
109 108 adantl y z A y < z v v
110 simpl y z A y < z v y z A y < z
111 breq1 y = v y < z v < z
112 111 rexbidv y = v z A y < z z A v < z
113 112 rspcva v y z A y < z z A v < z
114 109 110 113 syl2anc y z A y < z v z A v < z
115 114 adantll φ y z A y < z v z A v < z
116 negeq x = z x = z
117 116 eleq1d x = z x A z A
118 84 renegcld φ z A z
119 118 ad4ant13 φ v z A v < z z
120 84 recnd φ z A z
121 120 negnegd φ z A z = z
122 simpr φ z A z A
123 121 122 eqeltrd φ z A z A
124 123 ad4ant13 φ v z A v < z z A
125 117 119 124 elrabd φ v z A v < z z x | x A
126 simpr φ v z A v < z v < z
127 108 ad3antlr φ v z A v < z v
128 84 ad4ant13 φ v z A v < z z
129 127 128 ltnegd φ v z A v < z v < z z < v
130 126 129 mpbid φ v z A v < z z < v
131 simpllr φ v z A v < z v
132 recn v v
133 negneg v v = v
134 131 132 133 3syl φ v z A v < z v = v
135 130 134 breqtrd φ v z A v < z z < v
136 breq1 w = z w < v z < v
137 136 rspcev z x | x A z < v w x | x A w < v
138 125 135 137 syl2anc φ v z A v < z w x | x A w < v
139 138 rexlimdva2 φ v z A v < z w x | x A w < v
140 139 adantlr φ y z A y < z v z A v < z w x | x A w < v
141 115 140 mpd φ y z A y < z v w x | x A w < v
142 141 ralrimiva φ y z A y < z v w x | x A w < v
143 32 101 sstri x | x A *
144 infxrunb2 x | x A * v w x | x A w < v sup x | x A * < = −∞
145 143 144 ax-mp v w x | x A w < v sup x | x A * < = −∞
146 142 145 sylib φ y z A y < z sup x | x A * < = −∞
147 146 xnegeqd φ y z A y < z sup x | x A * < = −∞
148 99 107 147 3eqtr4d φ y z A y < z sup A * < = sup x | x A * <
149 96 148 syldan φ ¬ y z A z y sup A * < = sup x | x A * <
150 149 adantlr φ A ¬ y z A z y sup A * < = sup x | x A * <
151 81 150 pm2.61dan φ A sup A * < = sup x | x A * <
152 26 151 sylan2 φ ¬ A = sup A * < = sup x | x A * <
153 25 152 pm2.61dan φ sup A * < = sup x | x A * <