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Theorem xrofsup

Description: The supremum is preserved by extended addition set operation. (Provided minus infinity is not involved as it does not behave well with addition.) (Contributed by Thierry Arnoux, 20-Mar-2017)

Ref Expression
Hypotheses xrofsup.1 ⊢ φ → X ⊆ ℝ *
xrofsup.2 ⊢ φ → Y ⊆ ℝ *
xrofsup.3 ⊢ φ → sup X ℝ * < ≠ −∞
xrofsup.4 ⊢ φ → sup Y ℝ * < ≠ −∞
xrofsup.5 ⊢ φ → Z = + 𝑒 X × Y
Assertion xrofsup ⊢ φ → sup Z ℝ * < = sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 xrofsup.1 ⊢ φ → X ⊆ ℝ *
2 xrofsup.2 ⊢ φ → Y ⊆ ℝ *
3 xrofsup.3 ⊢ φ → sup X ℝ * < ≠ −∞
4 xrofsup.4 ⊢ φ → sup Y ℝ * < ≠ −∞
5 xrofsup.5 ⊢ φ → Z = + 𝑒 X × Y
6 1 sseld ⊢ φ → x ∈ X → x ∈ ℝ *
7 2 sseld ⊢ φ → y ∈ Y → y ∈ ℝ *
8 6 7 anim12d ⊢ φ → x ∈ X ∧ y ∈ Y → x ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ *
9 8 imp ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → x ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ *
10 xaddcl ⊢ x ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * → x + 𝑒 y ∈ ℝ *
11 9 10 syl ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → x + 𝑒 y ∈ ℝ *
12 11 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Y x + 𝑒 y ∈ ℝ *
13 fveq2 ⊢ u = x y → + 𝑒 ⁡ u = + 𝑒 ⁡ x y
14 df-ov ⊢ x + 𝑒 y = + 𝑒 ⁡ x y
15 13 14 eqtr4di ⊢ u = x y → + 𝑒 ⁡ u = x + 𝑒 y
16 15 eleq1d ⊢ u = x y → + 𝑒 ⁡ u ∈ ℝ * ↔ x + 𝑒 y ∈ ℝ *
17 16 ralxp ⊢ ∀ u ∈ X × Y + 𝑒 ⁡ u ∈ ℝ * ↔ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Y x + 𝑒 y ∈ ℝ *
18 12 17 sylibr ⊢ φ → ∀ u ∈ X × Y + 𝑒 ⁡ u ∈ ℝ *
19 xaddf ⊢ + 𝑒 : ℝ * × ℝ * ⟶ ℝ *
20 ffun ⊢ + 𝑒 : ℝ * × ℝ * ⟶ ℝ * → Fun ⁡ + 𝑒
21 19 20 ax-mp ⊢ Fun ⁡ + 𝑒
22 xpss12 ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * → X × Y ⊆ ℝ * × ℝ *
23 1 2 22 syl2anc ⊢ φ → X × Y ⊆ ℝ * × ℝ *
24 19 fdmi ⊢ dom ⁡ + 𝑒 = ℝ * × ℝ *
25 23 24 sseqtrrdi ⊢ φ → X × Y ⊆ dom ⁡ + 𝑒
26 funimass4 ⊢ Fun ⁡ + 𝑒 ∧ X × Y ⊆ dom ⁡ + 𝑒 → + 𝑒 X × Y ⊆ ℝ * ↔ ∀ u ∈ X × Y + 𝑒 ⁡ u ∈ ℝ *
27 21 25 26 sylancr ⊢ φ → + 𝑒 X × Y ⊆ ℝ * ↔ ∀ u ∈ X × Y + 𝑒 ⁡ u ∈ ℝ *
28 18 27 mpbird ⊢ φ → + 𝑒 X × Y ⊆ ℝ *
29 5 28 eqsstrd ⊢ φ → Z ⊆ ℝ *
30 supxrcl ⊢ X ⊆ ℝ * → sup X ℝ * < ∈ ℝ *
31 1 30 syl ⊢ φ → sup X ℝ * < ∈ ℝ *
32 supxrcl ⊢ Y ⊆ ℝ * → sup Y ℝ * < ∈ ℝ *
33 2 32 syl ⊢ φ → sup Y ℝ * < ∈ ℝ *
34 31 33 xaddcld ⊢ φ → sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < ∈ ℝ *
35 5 eleq2d ⊢ φ → z ∈ Z ↔ z ∈ + 𝑒 X × Y
36 35 pm5.32i ⊢ φ ∧ z ∈ Z ↔ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y
37 nfvd ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y → Ⅎ x z ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
38 nfvd ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y → Ⅎ y z ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
39 1 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → X ⊆ ℝ *
40 simprl ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → x ∈ X
41 supxrub ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ x ∈ X → x ≤ sup X ℝ * <
42 39 40 41 syl2anc ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → x ≤ sup X ℝ * <
43 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → Y ⊆ ℝ *
44 simprr ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → y ∈ Y
45 supxrub ⊢ Y ⊆ ℝ * ∧ y ∈ Y → y ≤ sup Y ℝ * <
46 43 44 45 syl2anc ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → y ≤ sup Y ℝ * <
47 39 40 sseldd ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → x ∈ ℝ *
48 43 44 sseldd ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → y ∈ ℝ *
49 39 30 syl ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → sup X ℝ * < ∈ ℝ *
50 43 32 syl ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → sup Y ℝ * < ∈ ℝ *
51 xle2add ⊢ x ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ sup X ℝ * < ∈ ℝ * ∧ sup Y ℝ * < ∈ ℝ * → x ≤ sup X ℝ * < ∧ y ≤ sup Y ℝ * < → x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
52 47 48 49 50 51 syl22anc ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → x ≤ sup X ℝ * < ∧ y ≤ sup Y ℝ * < → x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
53 42 46 52 mp2and ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
54 53 ralrimivva ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Y x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
55 fvelima ⊢ Fun ⁡ + 𝑒 ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y → ∃ u ∈ X × Y + 𝑒 ⁡ u = z
56 21 55 mpan ⊢ z ∈ + 𝑒 X × Y → ∃ u ∈ X × Y + 𝑒 ⁡ u = z
57 56 adantl ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y → ∃ u ∈ X × Y + 𝑒 ⁡ u = z
58 15 eqeq1d ⊢ u = x y → + 𝑒 ⁡ u = z ↔ x + 𝑒 y = z
59 58 rexxp ⊢ ∃ u ∈ X × Y + 𝑒 ⁡ u = z ↔ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ Y x + 𝑒 y = z
60 57 59 sylib ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ Y x + 𝑒 y = z
61 54 60 r19.29d2r ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ Y x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < ∧ x + 𝑒 y = z
62 ancom ⊢ x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < ∧ x + 𝑒 y = z ↔ x + 𝑒 y = z ∧ x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
63 62 2rexbii ⊢ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ Y x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < ∧ x + 𝑒 y = z ↔ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ Y x + 𝑒 y = z ∧ x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
64 61 63 sylib ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ Y x + 𝑒 y = z ∧ x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
65 breq1 ⊢ x + 𝑒 y = z → x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < ↔ z ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
66 65 biimpa ⊢ x + 𝑒 y = z ∧ x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → z ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
67 66 reximi ⊢ ∃ y ∈ Y x + 𝑒 y = z ∧ x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → ∃ y ∈ Y z ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
68 67 reximi ⊢ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ Y x + 𝑒 y = z ∧ x + 𝑒 y ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ Y z ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
69 64 68 syl ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ Y z ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
70 37 38 69 19.9d2r ⊢ φ ∧ z ∈ + 𝑒 X × Y → z ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
71 36 70 sylbi ⊢ φ ∧ z ∈ Z → z ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
72 71 ralrimiva ⊢ φ → ∀ z ∈ Z z ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
73 1 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → X ⊆ ℝ *
74 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → Y ⊆ ℝ *
75 simplr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → z ∈ ℝ
76 31 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → sup X ℝ * < ∈ ℝ *
77 33 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → sup Y ℝ * < ∈ ℝ *
78 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → sup X ℝ * < ≠ −∞
79 4 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → sup Y ℝ * < ≠ −∞
80 simpr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
81 75 76 77 78 79 80 xlt2addrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * <
82 nfv ⊢ Ⅎ b X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ *
83 nfcv ⊢ Ⅎ _ b ℝ *
84 nfre1 ⊢ Ⅎ b ∃ b ∈ ℝ * z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * <
85 83 84 nfrexw ⊢ Ⅎ b ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * <
86 82 85 nfan ⊢ Ⅎ b X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * <
87 nfvd ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < → Ⅎ a ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y z < v + 𝑒 w
88 nfvd ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < → Ⅎ b ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y z < v + 𝑒 w
89 id ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * → X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ *
90 89 ralrimivw ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * → ∀ b ∈ ℝ * X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ *
91 90 ralrimivw ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * → ∀ a ∈ ℝ * ∀ b ∈ ℝ * X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ *
92 91 adantr ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < → ∀ a ∈ ℝ * ∀ b ∈ ℝ * X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ *
93 simpr ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < → ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * <
94 92 93 r19.29d2r ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < → ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * <
95 simplrr ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * <
96 95 3anassrs ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * <
97 96 simp1d ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → z = a + 𝑒 b
98 simp-4l ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ *
99 simplrl ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ *
100 99 3anassrs ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ *
101 100 simpld ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → X ⊆ ℝ *
102 simpllr ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → v ∈ X
103 101 102 sseldd ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → v ∈ ℝ *
104 100 simprd ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → Y ⊆ ℝ *
105 simplr ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → w ∈ Y
106 104 105 sseldd ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → w ∈ ℝ *
107 98 103 106 jca32 ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ v ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ *
108 simpr ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → a < v ∧ b < w
109 xlt2add ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ v ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * → a < v ∧ b < w → a + 𝑒 b < v + 𝑒 w
110 109 imp ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ v ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * ∧ a < v ∧ b < w → a + 𝑒 b < v + 𝑒 w
111 breq1 ⊢ z = a + 𝑒 b → z < v + 𝑒 w ↔ a + 𝑒 b < v + 𝑒 w
112 111 biimpar ⊢ z = a + 𝑒 b ∧ a + 𝑒 b < v + 𝑒 w → z < v + 𝑒 w
113 110 112 sylan2 ⊢ z = a + 𝑒 b ∧ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ v ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * ∧ a < v ∧ b < w → z < v + 𝑒 w
114 97 107 108 113 syl12anc ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ a < v ∧ b < w → z < v + 𝑒 w
115 simplll ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * → X ⊆ ℝ *
116 simprl ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * → a ∈ ℝ *
117 simplr2 ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * → a < sup X ℝ * <
118 supxrlub ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ a ∈ ℝ * → a < sup X ℝ * < ↔ ∃ v ∈ X a < v
119 118 biimpa ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ a ∈ ℝ * ∧ a < sup X ℝ * < → ∃ v ∈ X a < v
120 115 116 117 119 syl21anc ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * → ∃ v ∈ X a < v
121 simpllr ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * → Y ⊆ ℝ *
122 simprr ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * → b ∈ ℝ *
123 simplr3 ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * → b < sup Y ℝ * <
124 supxrlub ⊢ Y ⊆ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * → b < sup Y ℝ * < ↔ ∃ w ∈ Y b < w
125 124 biimpa ⊢ Y ⊆ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ b < sup Y ℝ * < → ∃ w ∈ Y b < w
126 121 122 123 125 syl21anc ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * → ∃ w ∈ Y b < w
127 reeanv ⊢ ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y a < v ∧ b < w ↔ ∃ v ∈ X a < v ∧ ∃ w ∈ Y b < w
128 120 126 127 sylanbrc ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < ∧ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * → ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y a < v ∧ b < w
129 128 ancoms ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < → ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y a < v ∧ b < w
130 114 129 reximddv2 ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * ∧ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < → ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y z < v + 𝑒 w
131 130 ex ⊢ a ∈ ℝ * ∧ b ∈ ℝ * → X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < → ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y z < v + 𝑒 w
132 131 reximdva ⊢ a ∈ ℝ * → ∃ b ∈ ℝ * X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < → ∃ b ∈ ℝ * ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y z < v + 𝑒 w
133 132 reximia ⊢ ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < → ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y z < v + 𝑒 w
134 94 133 syl ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < → ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y z < v + 𝑒 w
135 86 87 88 134 19.9d2rf ⊢ X ⊆ ℝ * ∧ Y ⊆ ℝ * ∧ ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * z = a + 𝑒 b ∧ a < sup X ℝ * < ∧ b < sup Y ℝ * < → ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y z < v + 𝑒 w
136 73 74 81 135 syl21anc ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y z < v + 𝑒 w
137 simprl ⊢ φ ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y → v ∈ X
138 simprr ⊢ φ ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y → w ∈ Y
139 21 a1i ⊢ φ ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y → Fun ⁡ + 𝑒
140 25 adantr ⊢ φ ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y → X × Y ⊆ dom ⁡ + 𝑒
141 137 138 139 140 elovimad ⊢ φ ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y → v + 𝑒 w ∈ + 𝑒 X × Y
142 5 eleq2d ⊢ φ → v + 𝑒 w ∈ Z ↔ v + 𝑒 w ∈ + 𝑒 X × Y
143 142 adantr ⊢ φ ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y → v + 𝑒 w ∈ Z ↔ v + 𝑒 w ∈ + 𝑒 X × Y
144 141 143 mpbird ⊢ φ ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y → v + 𝑒 w ∈ Z
145 simpr ⊢ φ ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ k = v + 𝑒 w → k = v + 𝑒 w
146 145 breq2d ⊢ φ ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y ∧ k = v + 𝑒 w → z < k ↔ z < v + 𝑒 w
147 144 146 rspcedv ⊢ φ ∧ v ∈ X ∧ w ∈ Y → z < v + 𝑒 w → ∃ k ∈ Z z < k
148 147 rexlimdvva ⊢ φ → ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y z < v + 𝑒 w → ∃ k ∈ Z z < k
149 148 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → ∃ v ∈ X ∃ w ∈ Y z < v + 𝑒 w → ∃ k ∈ Z z < k
150 136 149 mpd ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → ∃ k ∈ Z z < k
151 150 ex ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → ∃ k ∈ Z z < k
152 151 ralrimiva ⊢ φ → ∀ z ∈ ℝ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → ∃ k ∈ Z z < k
153 supxr2 ⊢ Z ⊆ ℝ * ∧ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < ∈ ℝ * ∧ ∀ z ∈ Z z ≤ sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < ∧ ∀ z ∈ ℝ z < sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * < → ∃ k ∈ Z z < k → sup Z ℝ * < = sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <
154 29 34 72 152 153 syl22anc ⊢ φ → sup Z ℝ * < = sup X ℝ * < + 𝑒 sup Y ℝ * <