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Theorem bndth

Description: The Boundedness Theorem. A continuous function from a compact topological space to the reals is bounded (above). (Boundedness below is obtained by applying this theorem to -u F .) (Contributed by Mario Carneiro, 12-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses bndth.1 𝑋 = 𝐽
bndth.2 𝐾 = ( topGen ‘ ran (,) )
bndth.3 ( 𝜑𝐽 ∈ Comp )
bndth.4 ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) )
Assertion bndth ( 𝜑 → ∃ 𝑥 ∈ ℝ ∀ 𝑦𝑋 ( 𝐹𝑦 ) ≤ 𝑥 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 bndth.1 𝑋 = 𝐽
2 bndth.2 𝐾 = ( topGen ‘ ran (,) )
3 bndth.3 ( 𝜑𝐽 ∈ Comp )
4 bndth.4 ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) )
5 retopon ( topGen ‘ ran (,) ) ∈ ( TopOn ‘ ℝ )
6 2 5 eqeltri 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ ℝ )
7 6 toponunii ℝ = 𝐾
8 1 7 cnf ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) → 𝐹 : 𝑋 ⟶ ℝ )
9 4 8 syl ( 𝜑𝐹 : 𝑋 ⟶ ℝ )
10 9 frnd ( 𝜑 → ran 𝐹 ⊆ ℝ )
11 unieq ( 𝑢 = ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) → 𝑢 = ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) )
12 imassrn ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ⊆ ran (,)
13 12 unissi ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ⊆ ran (,)
14 unirnioo ℝ = ran (,)
15 13 14 sseqtrri ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ⊆ ℝ
16 id ( 𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ )
17 ltp1 ( 𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 < ( 𝑥 + 1 ) )
18 ressxr ℝ ⊆ ℝ*
19 peano2re ( 𝑥 ∈ ℝ → ( 𝑥 + 1 ) ∈ ℝ )
20 18 19 sselid ( 𝑥 ∈ ℝ → ( 𝑥 + 1 ) ∈ ℝ* )
21 elioomnf ( ( 𝑥 + 1 ) ∈ ℝ* → ( 𝑥 ∈ ( -∞ (,) ( 𝑥 + 1 ) ) ↔ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < ( 𝑥 + 1 ) ) ) )
22 20 21 syl ( 𝑥 ∈ ℝ → ( 𝑥 ∈ ( -∞ (,) ( 𝑥 + 1 ) ) ↔ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < ( 𝑥 + 1 ) ) ) )
23 16 17 22 mpbir2and ( 𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ( -∞ (,) ( 𝑥 + 1 ) ) )
24 df-ov ( -∞ (,) ( 𝑥 + 1 ) ) = ( (,) ‘ ⟨ -∞ , ( 𝑥 + 1 ) ⟩ )
25 mnfxr -∞ ∈ ℝ*
26 25 elexi -∞ ∈ V
27 26 snid -∞ ∈ { -∞ }
28 opelxpi ( ( -∞ ∈ { -∞ } ∧ ( 𝑥 + 1 ) ∈ ℝ ) → ⟨ -∞ , ( 𝑥 + 1 ) ⟩ ∈ ( { -∞ } × ℝ ) )
29 27 19 28 sylancr ( 𝑥 ∈ ℝ → ⟨ -∞ , ( 𝑥 + 1 ) ⟩ ∈ ( { -∞ } × ℝ ) )
30 ioof (,) : ( ℝ* × ℝ* ) ⟶ 𝒫 ℝ
31 ffun ( (,) : ( ℝ* × ℝ* ) ⟶ 𝒫 ℝ → Fun (,) )
32 30 31 ax-mp Fun (,)
33 snssi ( -∞ ∈ ℝ* → { -∞ } ⊆ ℝ* )
34 25 33 ax-mp { -∞ } ⊆ ℝ*
35 xpss12 ( ( { -∞ } ⊆ ℝ* ∧ ℝ ⊆ ℝ* ) → ( { -∞ } × ℝ ) ⊆ ( ℝ* × ℝ* ) )
36 34 18 35 mp2an ( { -∞ } × ℝ ) ⊆ ( ℝ* × ℝ* )
37 30 fdmi dom (,) = ( ℝ* × ℝ* )
38 36 37 sseqtrri ( { -∞ } × ℝ ) ⊆ dom (,)
39 funfvima2 ( ( Fun (,) ∧ ( { -∞ } × ℝ ) ⊆ dom (,) ) → ( ⟨ -∞ , ( 𝑥 + 1 ) ⟩ ∈ ( { -∞ } × ℝ ) → ( (,) ‘ ⟨ -∞ , ( 𝑥 + 1 ) ⟩ ) ∈ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ) )
40 32 38 39 mp2an ( ⟨ -∞ , ( 𝑥 + 1 ) ⟩ ∈ ( { -∞ } × ℝ ) → ( (,) ‘ ⟨ -∞ , ( 𝑥 + 1 ) ⟩ ) ∈ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) )
41 29 40 syl ( 𝑥 ∈ ℝ → ( (,) ‘ ⟨ -∞ , ( 𝑥 + 1 ) ⟩ ) ∈ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) )
42 24 41 eqeltrid ( 𝑥 ∈ ℝ → ( -∞ (,) ( 𝑥 + 1 ) ) ∈ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) )
43 elunii ( ( 𝑥 ∈ ( -∞ (,) ( 𝑥 + 1 ) ) ∧ ( -∞ (,) ( 𝑥 + 1 ) ) ∈ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ) → 𝑥 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) )
44 23 42 43 syl2anc ( 𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) )
45 44 ssriv ℝ ⊆ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) )
46 15 45 eqssi ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) = ℝ
47 11 46 eqtrdi ( 𝑢 = ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) → 𝑢 = ℝ )
48 47 sseq2d ( 𝑢 = ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) → ( ran 𝐹 𝑢 ↔ ran 𝐹 ⊆ ℝ ) )
49 pweq ( 𝑢 = ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) → 𝒫 𝑢 = 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) )
50 49 ineq1d ( 𝑢 = ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) → ( 𝒫 𝑢 ∩ Fin ) = ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) )
51 50 rexeqdv ( 𝑢 = ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) → ( ∃ 𝑣 ∈ ( 𝒫 𝑢 ∩ Fin ) ran 𝐹 𝑣 ↔ ∃ 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ran 𝐹 𝑣 ) )
52 48 51 imbi12d ( 𝑢 = ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) → ( ( ran 𝐹 𝑢 → ∃ 𝑣 ∈ ( 𝒫 𝑢 ∩ Fin ) ran 𝐹 𝑣 ) ↔ ( ran 𝐹 ⊆ ℝ → ∃ 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ran 𝐹 𝑣 ) ) )
53 rncmp ( ( 𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) ) → ( 𝐾t ran 𝐹 ) ∈ Comp )
54 3 4 53 syl2anc ( 𝜑 → ( 𝐾t ran 𝐹 ) ∈ Comp )
55 retop ( topGen ‘ ran (,) ) ∈ Top
56 2 55 eqeltri 𝐾 ∈ Top
57 7 cmpsub ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ ran 𝐹 ⊆ ℝ ) → ( ( 𝐾t ran 𝐹 ) ∈ Comp ↔ ∀ 𝑢 ∈ 𝒫 𝐾 ( ran 𝐹 𝑢 → ∃ 𝑣 ∈ ( 𝒫 𝑢 ∩ Fin ) ran 𝐹 𝑣 ) ) )
58 56 10 57 sylancr ( 𝜑 → ( ( 𝐾t ran 𝐹 ) ∈ Comp ↔ ∀ 𝑢 ∈ 𝒫 𝐾 ( ran 𝐹 𝑢 → ∃ 𝑣 ∈ ( 𝒫 𝑢 ∩ Fin ) ran 𝐹 𝑣 ) ) )
59 54 58 mpbid ( 𝜑 → ∀ 𝑢 ∈ 𝒫 𝐾 ( ran 𝐹 𝑢 → ∃ 𝑣 ∈ ( 𝒫 𝑢 ∩ Fin ) ran 𝐹 𝑣 ) )
60 retopbas ran (,) ∈ TopBases
61 bastg ( ran (,) ∈ TopBases → ran (,) ⊆ ( topGen ‘ ran (,) ) )
62 60 61 ax-mp ran (,) ⊆ ( topGen ‘ ran (,) )
63 62 2 sseqtrri ran (,) ⊆ 𝐾
64 12 63 sstri ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ⊆ 𝐾
65 56 64 elpwi2 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∈ 𝒫 𝐾
66 65 a1i ( 𝜑 → ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∈ 𝒫 𝐾 )
67 52 59 66 rspcdva ( 𝜑 → ( ran 𝐹 ⊆ ℝ → ∃ 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ran 𝐹 𝑣 ) )
68 10 67 mpd ( 𝜑 → ∃ 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ran 𝐹 𝑣 )
69 elin ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ↔ ( 𝑣 ∈ 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∧ 𝑣 ∈ Fin ) )
70 69 bilani ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) → ( 𝑣 ∈ 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∧ 𝑣 ∈ Fin ) )
71 70 adantrr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) → ( 𝑣 ∈ 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∧ 𝑣 ∈ Fin ) )
72 71 simprd ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) → 𝑣 ∈ Fin )
73 70 simpld ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) → 𝑣 ∈ 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) )
74 73 elpwid ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) → 𝑣 ⊆ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) )
75 34 sseli ( 𝑢 ∈ { -∞ } → 𝑢 ∈ ℝ* )
76 75 adantr ( ( 𝑢 ∈ { -∞ } ∧ 𝑤 ∈ ℝ ) → 𝑢 ∈ ℝ* )
77 18 sseli ( 𝑤 ∈ ℝ → 𝑤 ∈ ℝ* )
78 77 adantl ( ( 𝑢 ∈ { -∞ } ∧ 𝑤 ∈ ℝ ) → 𝑤 ∈ ℝ* )
79 mnflt ( 𝑤 ∈ ℝ → -∞ < 𝑤 )
80 xrltnle ( ( -∞ ∈ ℝ*𝑤 ∈ ℝ* ) → ( -∞ < 𝑤 ↔ ¬ 𝑤 ≤ -∞ ) )
81 25 77 80 sylancr ( 𝑤 ∈ ℝ → ( -∞ < 𝑤 ↔ ¬ 𝑤 ≤ -∞ ) )
82 79 81 mpbid ( 𝑤 ∈ ℝ → ¬ 𝑤 ≤ -∞ )
83 82 adantl ( ( 𝑢 ∈ { -∞ } ∧ 𝑤 ∈ ℝ ) → ¬ 𝑤 ≤ -∞ )
84 elsni ( 𝑢 ∈ { -∞ } → 𝑢 = -∞ )
85 84 adantr ( ( 𝑢 ∈ { -∞ } ∧ 𝑤 ∈ ℝ ) → 𝑢 = -∞ )
86 85 breq2d ( ( 𝑢 ∈ { -∞ } ∧ 𝑤 ∈ ℝ ) → ( 𝑤𝑢𝑤 ≤ -∞ ) )
87 83 86 mtbird ( ( 𝑢 ∈ { -∞ } ∧ 𝑤 ∈ ℝ ) → ¬ 𝑤𝑢 )
88 ioo0 ( ( 𝑢 ∈ ℝ*𝑤 ∈ ℝ* ) → ( ( 𝑢 (,) 𝑤 ) = ∅ ↔ 𝑤𝑢 ) )
89 75 77 88 syl2an ( ( 𝑢 ∈ { -∞ } ∧ 𝑤 ∈ ℝ ) → ( ( 𝑢 (,) 𝑤 ) = ∅ ↔ 𝑤𝑢 ) )
90 89 necon3abid ( ( 𝑢 ∈ { -∞ } ∧ 𝑤 ∈ ℝ ) → ( ( 𝑢 (,) 𝑤 ) ≠ ∅ ↔ ¬ 𝑤𝑢 ) )
91 87 90 mpbird ( ( 𝑢 ∈ { -∞ } ∧ 𝑤 ∈ ℝ ) → ( 𝑢 (,) 𝑤 ) ≠ ∅ )
92 df-ioo (,) = ( 𝑦 ∈ ℝ* , 𝑧 ∈ ℝ* ↦ { 𝑣 ∈ ℝ* ∣ ( 𝑦 < 𝑣𝑣 < 𝑧 ) } )
93 idd ( ( 𝑥 ∈ ℝ*𝑤 ∈ ℝ* ) → ( 𝑥 < 𝑤𝑥 < 𝑤 ) )
94 xrltle ( ( 𝑥 ∈ ℝ*𝑤 ∈ ℝ* ) → ( 𝑥 < 𝑤𝑥𝑤 ) )
95 idd ( ( 𝑢 ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ* ) → ( 𝑢 < 𝑥𝑢 < 𝑥 ) )
96 xrltle ( ( 𝑢 ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ* ) → ( 𝑢 < 𝑥𝑢𝑥 ) )
97 92 93 94 95 96 ixxub ( ( 𝑢 ∈ ℝ*𝑤 ∈ ℝ* ∧ ( 𝑢 (,) 𝑤 ) ≠ ∅ ) → sup ( ( 𝑢 (,) 𝑤 ) , ℝ* , < ) = 𝑤 )
98 76 78 91 97 syl3anc ( ( 𝑢 ∈ { -∞ } ∧ 𝑤 ∈ ℝ ) → sup ( ( 𝑢 (,) 𝑤 ) , ℝ* , < ) = 𝑤 )
99 simpr ( ( 𝑢 ∈ { -∞ } ∧ 𝑤 ∈ ℝ ) → 𝑤 ∈ ℝ )
100 98 99 eqeltrd ( ( 𝑢 ∈ { -∞ } ∧ 𝑤 ∈ ℝ ) → sup ( ( 𝑢 (,) 𝑤 ) , ℝ* , < ) ∈ ℝ )
101 100 rgen2 𝑢 ∈ { -∞ } ∀ 𝑤 ∈ ℝ sup ( ( 𝑢 (,) 𝑤 ) , ℝ* , < ) ∈ ℝ
102 fveq2 ( 𝑧 = ⟨ 𝑢 , 𝑤 ⟩ → ( (,) ‘ 𝑧 ) = ( (,) ‘ ⟨ 𝑢 , 𝑤 ⟩ ) )
103 df-ov ( 𝑢 (,) 𝑤 ) = ( (,) ‘ ⟨ 𝑢 , 𝑤 ⟩ )
104 102 103 eqtr4di ( 𝑧 = ⟨ 𝑢 , 𝑤 ⟩ → ( (,) ‘ 𝑧 ) = ( 𝑢 (,) 𝑤 ) )
105 104 supeq1d ( 𝑧 = ⟨ 𝑢 , 𝑤 ⟩ → sup ( ( (,) ‘ 𝑧 ) , ℝ* , < ) = sup ( ( 𝑢 (,) 𝑤 ) , ℝ* , < ) )
106 105 eleq1d ( 𝑧 = ⟨ 𝑢 , 𝑤 ⟩ → ( sup ( ( (,) ‘ 𝑧 ) , ℝ* , < ) ∈ ℝ ↔ sup ( ( 𝑢 (,) 𝑤 ) , ℝ* , < ) ∈ ℝ ) )
107 106 ralxp ( ∀ 𝑧 ∈ ( { -∞ } × ℝ ) sup ( ( (,) ‘ 𝑧 ) , ℝ* , < ) ∈ ℝ ↔ ∀ 𝑢 ∈ { -∞ } ∀ 𝑤 ∈ ℝ sup ( ( 𝑢 (,) 𝑤 ) , ℝ* , < ) ∈ ℝ )
108 101 107 mpbir 𝑧 ∈ ( { -∞ } × ℝ ) sup ( ( (,) ‘ 𝑧 ) , ℝ* , < ) ∈ ℝ
109 ffn ( (,) : ( ℝ* × ℝ* ) ⟶ 𝒫 ℝ → (,) Fn ( ℝ* × ℝ* ) )
110 30 109 ax-mp (,) Fn ( ℝ* × ℝ* )
111 supeq1 ( 𝑤 = ( (,) ‘ 𝑧 ) → sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) = sup ( ( (,) ‘ 𝑧 ) , ℝ* , < ) )
112 111 eleq1d ( 𝑤 = ( (,) ‘ 𝑧 ) → ( sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ∈ ℝ ↔ sup ( ( (,) ‘ 𝑧 ) , ℝ* , < ) ∈ ℝ ) )
113 112 ralima ( ( (,) Fn ( ℝ* × ℝ* ) ∧ ( { -∞ } × ℝ ) ⊆ ( ℝ* × ℝ* ) ) → ( ∀ 𝑤 ∈ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ∈ ℝ ↔ ∀ 𝑧 ∈ ( { -∞ } × ℝ ) sup ( ( (,) ‘ 𝑧 ) , ℝ* , < ) ∈ ℝ ) )
114 110 36 113 mp2an ( ∀ 𝑤 ∈ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ∈ ℝ ↔ ∀ 𝑧 ∈ ( { -∞ } × ℝ ) sup ( ( (,) ‘ 𝑧 ) , ℝ* , < ) ∈ ℝ )
115 108 114 mpbir 𝑤 ∈ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ∈ ℝ
116 ssralv ( 𝑣 ⊆ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) → ( ∀ 𝑤 ∈ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ∈ ℝ → ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ∈ ℝ ) )
117 74 115 116 mpisyl ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) → ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ∈ ℝ )
118 117 adantrr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) → ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ∈ ℝ )
119 fimaxre3 ( ( 𝑣 ∈ Fin ∧ ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ∈ ℝ ) → ∃ 𝑥 ∈ ℝ ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 )
120 72 118 119 syl2anc ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) → ∃ 𝑥 ∈ ℝ ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 )
121 simplrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ) → ran 𝐹 𝑣 )
122 121 sselda ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ) ∧ 𝑧 ∈ ran 𝐹 ) → 𝑧 𝑣 )
123 eluni2 ( 𝑧 𝑣 ↔ ∃ 𝑤𝑣 𝑧𝑤 )
124 r19.29r ( ( ∃ 𝑤𝑣 𝑧𝑤 ∧ ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) → ∃ 𝑤𝑣 ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) )
125 sspwuni ( ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ⊆ 𝒫 ℝ ↔ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ⊆ ℝ )
126 15 125 mpbir ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ⊆ 𝒫 ℝ
127 74 3ad2ant1 ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ∧ ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) ) → 𝑣 ⊆ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) )
128 simp2r ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ∧ ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) ) → 𝑤𝑣 )
129 127 128 sseldd ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ∧ ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) ) → 𝑤 ∈ ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) )
130 126 129 sselid ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ∧ ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) ) → 𝑤 ∈ 𝒫 ℝ )
131 130 elpwid ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ∧ ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) ) → 𝑤 ⊆ ℝ )
132 simp3l ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ∧ ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) ) → 𝑧𝑤 )
133 131 132 sseldd ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ∧ ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) ) → 𝑧 ∈ ℝ )
134 117 r19.21bi ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ 𝑤𝑣 ) → sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ∈ ℝ )
135 134 adantrl ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ) → sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ∈ ℝ )
136 135 3adant3 ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ∧ ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) ) → sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ∈ ℝ )
137 simp2l ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ∧ ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) ) → 𝑥 ∈ ℝ )
138 131 18 sstrdi ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ∧ ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) ) → 𝑤 ⊆ ℝ* )
139 supxrub ( ( 𝑤 ⊆ ℝ*𝑧𝑤 ) → 𝑧 ≤ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) )
140 138 132 139 syl2anc ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ∧ ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) ) → 𝑧 ≤ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) )
141 simp3r ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ∧ ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) ) → sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 )
142 133 136 137 140 141 letrd ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ∧ ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) ) → 𝑧𝑥 )
143 142 3expia ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤𝑣 ) ) → ( ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) → 𝑧𝑥 ) )
144 143 anassrs ( ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ) ∧ 𝑤𝑣 ) → ( ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) → 𝑧𝑥 ) )
145 144 rexlimdva ( ( ( 𝜑𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ) → ( ∃ 𝑤𝑣 ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) → 𝑧𝑥 ) )
146 145 adantlrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ) → ( ∃ 𝑤𝑣 ( 𝑧𝑤 ∧ sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) → 𝑧𝑥 ) )
147 124 146 syl5 ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ) → ( ( ∃ 𝑤𝑣 𝑧𝑤 ∧ ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 ) → 𝑧𝑥 ) )
148 147 expdimp ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ) ∧ ∃ 𝑤𝑣 𝑧𝑤 ) → ( ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥𝑧𝑥 ) )
149 123 148 sylan2b ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ) ∧ 𝑧 𝑣 ) → ( ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥𝑧𝑥 ) )
150 122 149 syldan ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ) ∧ 𝑧 ∈ ran 𝐹 ) → ( ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥𝑧𝑥 ) )
151 150 ralrimdva ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ) → ( ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 → ∀ 𝑧 ∈ ran 𝐹 𝑧𝑥 ) )
152 9 ffnd ( 𝜑𝐹 Fn 𝑋 )
153 152 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ) → 𝐹 Fn 𝑋 )
154 breq1 ( 𝑧 = ( 𝐹𝑦 ) → ( 𝑧𝑥 ↔ ( 𝐹𝑦 ) ≤ 𝑥 ) )
155 154 ralrn ( 𝐹 Fn 𝑋 → ( ∀ 𝑧 ∈ ran 𝐹 𝑧𝑥 ↔ ∀ 𝑦𝑋 ( 𝐹𝑦 ) ≤ 𝑥 ) )
156 153 155 syl ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ) → ( ∀ 𝑧 ∈ ran 𝐹 𝑧𝑥 ↔ ∀ 𝑦𝑋 ( 𝐹𝑦 ) ≤ 𝑥 ) )
157 151 156 sylibd ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ) → ( ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 → ∀ 𝑦𝑋 ( 𝐹𝑦 ) ≤ 𝑥 ) )
158 157 reximdva ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) → ( ∃ 𝑥 ∈ ℝ ∀ 𝑤𝑣 sup ( 𝑤 , ℝ* , < ) ≤ 𝑥 → ∃ 𝑥 ∈ ℝ ∀ 𝑦𝑋 ( 𝐹𝑦 ) ≤ 𝑥 ) )
159 120 158 mpd ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑣 ∈ ( 𝒫 ( (,) “ ( { -∞ } × ℝ ) ) ∩ Fin ) ∧ ran 𝐹 𝑣 ) ) → ∃ 𝑥 ∈ ℝ ∀ 𝑦𝑋 ( 𝐹𝑦 ) ≤ 𝑥 )
160 68 159 rexlimddv ( 𝜑 → ∃ 𝑥 ∈ ℝ ∀ 𝑦𝑋 ( 𝐹𝑦 ) ≤ 𝑥 )