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Theorem eqinf

Description: Sufficient condition for an element to be equal to the infimum. (Contributed by AV, 2-Sep-2020)

Ref Expression
Hypothesis infexd.1 ( 𝜑𝑅 Or 𝐴 )
Assertion eqinf ( 𝜑 → ( ( 𝐶𝐴 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝑦 𝑅 𝐶 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝐶 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ) → inf ( 𝐵 , 𝐴 , 𝑅 ) = 𝐶 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 infexd.1 ( 𝜑𝑅 Or 𝐴 )
2 df-inf inf ( 𝐵 , 𝐴 , 𝑅 ) = sup ( 𝐵 , 𝐴 , 𝑅 )
3 cnvso ( 𝑅 Or 𝐴 𝑅 Or 𝐴 )
4 1 3 sylib ( 𝜑 𝑅 Or 𝐴 )
5 4 eqsup ( 𝜑 → ( ( 𝐶𝐴 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝐶 𝑅 𝑦 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝑦 𝑅 𝐶 → ∃ 𝑧𝐵 𝑦 𝑅 𝑧 ) ) → sup ( 𝐵 , 𝐴 , 𝑅 ) = 𝐶 ) )
6 brcnvg ( ( 𝐶𝐴𝑦 ∈ V ) → ( 𝐶 𝑅 𝑦𝑦 𝑅 𝐶 ) )
7 6 bicomd ( ( 𝐶𝐴𝑦 ∈ V ) → ( 𝑦 𝑅 𝐶𝐶 𝑅 𝑦 ) )
8 7 elvd ( 𝐶𝐴 → ( 𝑦 𝑅 𝐶𝐶 𝑅 𝑦 ) )
9 8 notbid ( 𝐶𝐴 → ( ¬ 𝑦 𝑅 𝐶 ↔ ¬ 𝐶 𝑅 𝑦 ) )
10 9 ralbidv ( 𝐶𝐴 → ( ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝑦 𝑅 𝐶 ↔ ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝐶 𝑅 𝑦 ) )
11 vex 𝑦 ∈ V
12 brcnvg ( ( 𝑦 ∈ V ∧ 𝐶𝐴 ) → ( 𝑦 𝑅 𝐶𝐶 𝑅 𝑦 ) )
13 11 12 mpan ( 𝐶𝐴 → ( 𝑦 𝑅 𝐶𝐶 𝑅 𝑦 ) )
14 13 bicomd ( 𝐶𝐴 → ( 𝐶 𝑅 𝑦𝑦 𝑅 𝐶 ) )
15 vex 𝑧 ∈ V
16 11 15 brcnv ( 𝑦 𝑅 𝑧𝑧 𝑅 𝑦 )
17 16 a1i ( 𝐶𝐴 → ( 𝑦 𝑅 𝑧𝑧 𝑅 𝑦 ) )
18 17 bicomd ( 𝐶𝐴 → ( 𝑧 𝑅 𝑦𝑦 𝑅 𝑧 ) )
19 18 rexbidv ( 𝐶𝐴 → ( ∃ 𝑧𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ↔ ∃ 𝑧𝐵 𝑦 𝑅 𝑧 ) )
20 14 19 imbi12d ( 𝐶𝐴 → ( ( 𝐶 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ↔ ( 𝑦 𝑅 𝐶 → ∃ 𝑧𝐵 𝑦 𝑅 𝑧 ) ) )
21 20 ralbidv ( 𝐶𝐴 → ( ∀ 𝑦𝐴 ( 𝐶 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ↔ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝑦 𝑅 𝐶 → ∃ 𝑧𝐵 𝑦 𝑅 𝑧 ) ) )
22 10 21 anbi12d ( 𝐶𝐴 → ( ( ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝑦 𝑅 𝐶 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝐶 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ) ↔ ( ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝐶 𝑅 𝑦 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝑦 𝑅 𝐶 → ∃ 𝑧𝐵 𝑦 𝑅 𝑧 ) ) ) )
23 22 pm5.32i ( ( 𝐶𝐴 ∧ ( ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝑦 𝑅 𝐶 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝐶 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ) ) ↔ ( 𝐶𝐴 ∧ ( ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝐶 𝑅 𝑦 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝑦 𝑅 𝐶 → ∃ 𝑧𝐵 𝑦 𝑅 𝑧 ) ) ) )
24 3anass ( ( 𝐶𝐴 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝑦 𝑅 𝐶 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝐶 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ) ↔ ( 𝐶𝐴 ∧ ( ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝑦 𝑅 𝐶 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝐶 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ) ) )
25 3anass ( ( 𝐶𝐴 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝐶 𝑅 𝑦 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝑦 𝑅 𝐶 → ∃ 𝑧𝐵 𝑦 𝑅 𝑧 ) ) ↔ ( 𝐶𝐴 ∧ ( ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝐶 𝑅 𝑦 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝑦 𝑅 𝐶 → ∃ 𝑧𝐵 𝑦 𝑅 𝑧 ) ) ) )
26 23 24 25 3bitr4i ( ( 𝐶𝐴 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝑦 𝑅 𝐶 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝐶 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ) ↔ ( 𝐶𝐴 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝐶 𝑅 𝑦 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝑦 𝑅 𝐶 → ∃ 𝑧𝐵 𝑦 𝑅 𝑧 ) ) )
27 26 biimpi ( ( 𝐶𝐴 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝑦 𝑅 𝐶 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝐶 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ) → ( 𝐶𝐴 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝐶 𝑅 𝑦 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝑦 𝑅 𝐶 → ∃ 𝑧𝐵 𝑦 𝑅 𝑧 ) ) )
28 5 27 impel ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶𝐴 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝑦 𝑅 𝐶 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝐶 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ) ) → sup ( 𝐵 , 𝐴 , 𝑅 ) = 𝐶 )
29 2 28 eqtrid ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶𝐴 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝑦 𝑅 𝐶 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝐶 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ) ) → inf ( 𝐵 , 𝐴 , 𝑅 ) = 𝐶 )
30 29 ex ( 𝜑 → ( ( 𝐶𝐴 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ¬ 𝑦 𝑅 𝐶 ∧ ∀ 𝑦𝐴 ( 𝐶 𝑅 𝑦 → ∃ 𝑧𝐵 𝑧 𝑅 𝑦 ) ) → inf ( 𝐵 , 𝐴 , 𝑅 ) = 𝐶 ) )