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Theorem infm3 10393
Description: The completeness axiom for reals in terms of infimum: a nonempty, bounded-below set of reals has an infimum. (This theorem is the dual of sup3 10391.) (Contributed by NM, 14-Jun-2005.)
Assertion
Ref Expression
infm3  |-  ( ( A  C_  RR  /\  A  =/=  (/)  /\  E. x  e.  RR  A. y  e.  A  x  <_  y
)  ->  E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  y  <  x  /\  A. y  e.  RR  ( x  < 
y  ->  E. z  e.  A  z  <  y ) ) )
Distinct variable group:    x, y, z, A

Proof of Theorem infm3
Dummy variables  w  v  u  t are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ssel 3451 . . . . . . . . 9  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( v  e.  A  ->  v  e.  RR ) )
21pm4.71rd 635 . . . . . . . 8  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( v  e.  A  <->  ( v  e.  RR  /\  v  e.  A ) ) )
32exbidv 1681 . . . . . . 7  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( E. v  v  e.  A  <->  E. v ( v  e.  RR  /\  v  e.  A ) ) )
4 df-rex 2801 . . . . . . . 8  |-  ( E. v  e.  RR  v  e.  A  <->  E. v ( v  e.  RR  /\  v  e.  A ) )
5 renegcl 9776 . . . . . . . . 9  |-  ( w  e.  RR  ->  -u w  e.  RR )
6 infm3lem 10392 . . . . . . . . 9  |-  ( v  e.  RR  ->  E. w  e.  RR  v  =  -u w )
7 eleq1 2523 . . . . . . . . 9  |-  ( v  =  -u w  ->  (
v  e.  A  <->  -u w  e.  A ) )
85, 6, 7rexxfr 4613 . . . . . . . 8  |-  ( E. v  e.  RR  v  e.  A  <->  E. w  e.  RR  -u w  e.  A )
94, 8bitr3i 251 . . . . . . 7  |-  ( E. v ( v  e.  RR  /\  v  e.  A )  <->  E. w  e.  RR  -u w  e.  A
)
103, 9syl6bb 261 . . . . . 6  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( E. v  v  e.  A  <->  E. w  e.  RR  -u w  e.  A ) )
11 n0 3747 . . . . . 6  |-  ( A  =/=  (/)  <->  E. v  v  e.  A )
12 rabn0 3758 . . . . . 6  |-  ( { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  =/=  (/)  <->  E. w  e.  RR  -u w  e.  A )
1310, 11, 123bitr4g 288 . . . . 5  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( A  =/=  (/)  <->  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  =/=  (/) ) )
14 ssel 3451 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( y  e.  A  ->  y  e.  RR ) )
1514pm4.71rd 635 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( y  e.  A  <->  ( y  e.  RR  /\  y  e.  A ) ) )
1615imbi1d 317 . . . . . . . . . 10  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( ( y  e.  A  ->  x  <_  y )  <->  ( (
y  e.  RR  /\  y  e.  A )  ->  x  <_  y )
) )
17 impexp 446 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( y  e.  RR  /\  y  e.  A )  ->  x  <_  y
)  <->  ( y  e.  RR  ->  ( y  e.  A  ->  x  <_ 
y ) ) )
1816, 17syl6bb 261 . . . . . . . . 9  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( ( y  e.  A  ->  x  <_  y )  <->  ( y  e.  RR  ->  ( y  e.  A  ->  x  <_ 
y ) ) ) )
1918albidv 1680 . . . . . . . 8  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( A. y ( y  e.  A  ->  x  <_  y )  <->  A. y ( y  e.  RR  ->  (
y  e.  A  ->  x  <_  y ) ) ) )
20 df-ral 2800 . . . . . . . 8  |-  ( A. y  e.  A  x  <_  y  <->  A. y ( y  e.  A  ->  x  <_  y ) )
21 renegcl 9776 . . . . . . . . . 10  |-  ( v  e.  RR  ->  -u v  e.  RR )
22 infm3lem 10392 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  e.  RR  ->  E. v  e.  RR  y  =  -u v )
23 eleq1 2523 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  -u v  ->  (
y  e.  A  <->  -u v  e.  A ) )
24 breq2 4397 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  -u v  ->  (
x  <_  y  <->  x  <_  -u v ) )
2523, 24imbi12d 320 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  -u v  ->  (
( y  e.  A  ->  x  <_  y )  <->  (
-u v  e.  A  ->  x  <_  -u v ) ) )
2621, 22, 25ralxfr 4611 . . . . . . . . 9  |-  ( A. y  e.  RR  (
y  e.  A  ->  x  <_  y )  <->  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  x  <_  -u v ) )
27 df-ral 2800 . . . . . . . . 9  |-  ( A. y  e.  RR  (
y  e.  A  ->  x  <_  y )  <->  A. y
( y  e.  RR  ->  ( y  e.  A  ->  x  <_  y )
) )
2826, 27bitr3i 251 . . . . . . . 8  |-  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  x  <_  -u v )  <->  A. y
( y  e.  RR  ->  ( y  e.  A  ->  x  <_  y )
) )
2919, 20, 283bitr4g 288 . . . . . . 7  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( A. y  e.  A  x  <_  y  <->  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  x  <_  -u v ) ) )
3029rexbidv 2855 . . . . . 6  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( E. x  e.  RR  A. y  e.  A  x  <_  y  <->  E. x  e.  RR  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  x  <_  -u v ) ) )
31 renegcl 9776 . . . . . . . 8  |-  ( u  e.  RR  ->  -u u  e.  RR )
32 infm3lem 10392 . . . . . . . 8  |-  ( x  e.  RR  ->  E. u  e.  RR  x  =  -u u )
33 breq1 4396 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  -u u  ->  (
x  <_  -u v  <->  -u u  <_  -u v ) )
3433imbi2d 316 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  -u u  ->  (
( -u v  e.  A  ->  x  <_  -u v )  <-> 
( -u v  e.  A  -> 
-u u  <_  -u v
) ) )
3534ralbidv 2841 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  -u u  ->  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  x  <_  -u v )  <->  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  -> 
-u u  <_  -u v
) ) )
3631, 32, 35rexxfr 4613 . . . . . . 7  |-  ( E. x  e.  RR  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  x  <_  -u v )  <->  E. u  e.  RR  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -u u  <_ 
-u v ) )
37 negeq 9706 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( w  =  v  ->  -u w  =  -u v )
3837eleq1d 2520 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( w  =  v  ->  ( -u w  e.  A  <->  -u v  e.  A ) )
3938elrab 3217 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  <->  ( v  e.  RR  /\  -u v  e.  A ) )
4039imbi1i 325 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  ->  v  <_  u )  <->  ( (
v  e.  RR  /\  -u v  e.  A )  ->  v  <_  u
) )
41 impexp 446 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( v  e.  RR  /\  -u v  e.  A
)  ->  v  <_  u )  <->  ( v  e.  RR  ->  ( -u v  e.  A  ->  v  <_  u ) ) )
4240, 41bitri 249 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  ->  v  <_  u )  <->  ( v  e.  RR  ->  ( -u v  e.  A  ->  v  <_  u ) ) )
4342albii 1611 . . . . . . . . . 10  |-  ( A. v ( v  e. 
{ w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  ->  v  <_  u
)  <->  A. v ( v  e.  RR  ->  ( -u v  e.  A  -> 
v  <_  u )
) )
44 df-ral 2800 . . . . . . . . . 10  |-  ( A. v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  <_  u 
<-> 
A. v ( v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  ->  v  <_  u ) )
45 df-ral 2800 . . . . . . . . . 10  |-  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  -> 
v  <_  u )  <->  A. v ( v  e.  RR  ->  ( -u v  e.  A  ->  v  <_  u ) ) )
4643, 44, 453bitr4ri 278 . . . . . . . . 9  |-  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  -> 
v  <_  u )  <->  A. v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  <_  u )
47 leneg 9946 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( v  e.  RR  /\  u  e.  RR )  ->  ( v  <_  u  <->  -u u  <_  -u v ) )
4847ancoms 453 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( u  e.  RR  /\  v  e.  RR )  ->  ( v  <_  u  <->  -u u  <_  -u v ) )
4948imbi2d 316 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( u  e.  RR  /\  v  e.  RR )  ->  ( ( -u v  e.  A  ->  v  <_  u )  <->  ( -u v  e.  A  ->  -u u  <_ 
-u v ) ) )
5049ralbidva 2839 . . . . . . . . 9  |-  ( u  e.  RR  ->  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  v  <_  u )  <->  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -u u  <_  -u v ) ) )
5146, 50syl5bbr 259 . . . . . . . 8  |-  ( u  e.  RR  ->  ( A. v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  <_  u 
<-> 
A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  -> 
-u u  <_  -u v
) ) )
5251rexbiia 2863 . . . . . . 7  |-  ( E. u  e.  RR  A. v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  <_  u 
<->  E. u  e.  RR  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -u u  <_  -u v ) )
5336, 52bitr4i 252 . . . . . 6  |-  ( E. x  e.  RR  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  x  <_  -u v )  <->  E. u  e.  RR  A. v  e. 
{ w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  <_  u
)
5430, 53syl6bb 261 . . . . 5  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( E. x  e.  RR  A. y  e.  A  x  <_  y  <->  E. u  e.  RR  A. v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  <_  u ) )
5513, 54anbi12d 710 . . . 4  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( ( A  =/=  (/)  /\  E. x  e.  RR  A. y  e.  A  x  <_  y )  <->  ( { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  =/=  (/)  /\  E. u  e.  RR  A. v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  <_  u
) ) )
56 ssrab2 3538 . . . . 5  |-  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  C_  RR
57 sup3 10391 . . . . 5  |-  ( ( { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  C_  RR  /\  {
w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  =/=  (/)  /\  E. u  e.  RR  A. v  e. 
{ w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  <_  u
)  ->  E. u  e.  RR  ( A. v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  -.  u  <  v  /\  A. v  e.  RR  ( v  <  u  ->  E. t  e.  {
w  e.  RR  |  -u w  e.  A }
v  <  t )
) )
5856, 57mp3an1 1302 . . . 4  |-  ( ( { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  =/=  (/)  /\  E. u  e.  RR  A. v  e. 
{ w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  <_  u
)  ->  E. u  e.  RR  ( A. v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  -.  u  <  v  /\  A. v  e.  RR  ( v  <  u  ->  E. t  e.  {
w  e.  RR  |  -u w  e.  A }
v  <  t )
) )
5955, 58syl6bi 228 . . 3  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( ( A  =/=  (/)  /\  E. x  e.  RR  A. y  e.  A  x  <_  y )  ->  E. u  e.  RR  ( A. v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  -.  u  <  v  /\  A. v  e.  RR  ( v  <  u  ->  E. t  e.  {
w  e.  RR  |  -u w  e.  A }
v  <  t )
) ) )
6015imbi1d 317 . . . . . . . . 9  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( ( y  e.  A  ->  -.  y  <  x )  <-> 
( ( y  e.  RR  /\  y  e.  A )  ->  -.  y  <  x ) ) )
61 impexp 446 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( y  e.  RR  /\  y  e.  A )  ->  -.  y  <  x )  <->  ( y  e.  RR  ->  ( y  e.  A  ->  -.  y  <  x ) ) )
6260, 61syl6bb 261 . . . . . . . 8  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( ( y  e.  A  ->  -.  y  <  x )  <-> 
( y  e.  RR  ->  ( y  e.  A  ->  -.  y  <  x
) ) ) )
6362albidv 1680 . . . . . . 7  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( A. y ( y  e.  A  ->  -.  y  <  x )  <->  A. y
( y  e.  RR  ->  ( y  e.  A  ->  -.  y  <  x
) ) ) )
64 df-ral 2800 . . . . . . 7  |-  ( A. y  e.  A  -.  y  <  x  <->  A. y
( y  e.  A  ->  -.  y  <  x
) )
65 breq1 4396 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  -u v  ->  (
y  <  x  <->  -u v  < 
x ) )
6665notbid 294 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  -u v  ->  ( -.  y  <  x  <->  -.  -u v  <  x ) )
6723, 66imbi12d 320 . . . . . . . . 9  |-  ( y  =  -u v  ->  (
( y  e.  A  ->  -.  y  <  x
)  <->  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  x ) ) )
6821, 22, 67ralxfr 4611 . . . . . . . 8  |-  ( A. y  e.  RR  (
y  e.  A  ->  -.  y  <  x )  <->  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  x
) )
69 df-ral 2800 . . . . . . . 8  |-  ( A. y  e.  RR  (
y  e.  A  ->  -.  y  <  x )  <->  A. y ( y  e.  RR  ->  ( y  e.  A  ->  -.  y  <  x ) ) )
7068, 69bitr3i 251 . . . . . . 7  |-  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  x
)  <->  A. y ( y  e.  RR  ->  (
y  e.  A  ->  -.  y  <  x ) ) )
7163, 64, 703bitr4g 288 . . . . . 6  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( A. y  e.  A  -.  y  <  x  <->  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  x ) ) )
72 breq2 4397 . . . . . . . . 9  |-  ( y  =  -u v  ->  (
x  <  y  <->  x  <  -u v ) )
73 breq2 4397 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  -u v  ->  (
z  <  y  <->  z  <  -u v ) )
7473rexbidv 2855 . . . . . . . . 9  |-  ( y  =  -u v  ->  ( E. z  e.  A  z  <  y  <->  E. z  e.  A  z  <  -u v ) )
7572, 74imbi12d 320 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  -u v  ->  (
( x  <  y  ->  E. z  e.  A  z  <  y )  <->  ( x  <  -u v  ->  E. z  e.  A  z  <  -u v ) ) )
7621, 22, 75ralxfr 4611 . . . . . . 7  |-  ( A. y  e.  RR  (
x  <  y  ->  E. z  e.  A  z  <  y )  <->  A. v  e.  RR  ( x  <  -u v  ->  E. z  e.  A  z  <  -u v ) )
77 ssel 3451 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( z  e.  A  ->  z  e.  RR ) )
7877adantrd 468 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( ( z  e.  A  /\  z  <  -u v )  -> 
z  e.  RR ) )
7978pm4.71rd 635 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( ( z  e.  A  /\  z  <  -u v )  <->  ( z  e.  RR  /\  ( z  e.  A  /\  z  <  -u v ) ) ) )
8079exbidv 1681 . . . . . . . . . 10  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( E. z ( z  e.  A  /\  z  <  -u v )  <->  E. z
( z  e.  RR  /\  ( z  e.  A  /\  z  <  -u v
) ) ) )
81 df-rex 2801 . . . . . . . . . 10  |-  ( E. z  e.  A  z  <  -u v  <->  E. z
( z  e.  A  /\  z  <  -u v
) )
82 renegcl 9776 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( t  e.  RR  ->  -u t  e.  RR )
83 infm3lem 10392 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  RR  ->  E. t  e.  RR  z  =  -u t )
84 eleq1 2523 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  =  -u t  ->  (
z  e.  A  <->  -u t  e.  A ) )
85 breq1 4396 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  =  -u t  ->  (
z  <  -u v  <->  -u t  <  -u v ) )
8684, 85anbi12d 710 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  =  -u t  ->  (
( z  e.  A  /\  z  <  -u v
)  <->  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) )
8782, 83, 86rexxfr 4613 . . . . . . . . . . 11  |-  ( E. z  e.  RR  (
z  e.  A  /\  z  <  -u v )  <->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) )
88 df-rex 2801 . . . . . . . . . . 11  |-  ( E. z  e.  RR  (
z  e.  A  /\  z  <  -u v )  <->  E. z
( z  e.  RR  /\  ( z  e.  A  /\  z  <  -u v
) ) )
8987, 88bitr3i 251 . . . . . . . . . 10  |-  ( E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v
)  <->  E. z ( z  e.  RR  /\  (
z  e.  A  /\  z  <  -u v ) ) )
9080, 81, 893bitr4g 288 . . . . . . . . 9  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( E. z  e.  A  z  <  -u v  <->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) )
9190imbi2d 316 . . . . . . . 8  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( ( x  <  -u v  ->  E. z  e.  A  z  <  -u v )  <->  ( x  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) ) )
9291ralbidv 2841 . . . . . . 7  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( A. v  e.  RR  (
x  <  -u v  ->  E. z  e.  A  z  <  -u v )  <->  A. v  e.  RR  ( x  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) ) )
9376, 92syl5bb 257 . . . . . 6  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( A. y  e.  RR  (
x  <  y  ->  E. z  e.  A  z  <  y )  <->  A. v  e.  RR  ( x  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) ) )
9471, 93anbi12d 710 . . . . 5  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( ( A. y  e.  A  -.  y  <  x  /\  A. y  e.  RR  (
x  <  y  ->  E. z  e.  A  z  <  y ) )  <-> 
( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  x )  /\  A. v  e.  RR  (
x  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v
) ) ) ) )
9594rexbidv 2855 . . . 4  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  y  <  x  /\  A. y  e.  RR  (
x  <  y  ->  E. z  e.  A  z  <  y ) )  <->  E. x  e.  RR  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  x
)  /\  A. v  e.  RR  ( x  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) ) ) )
96 breq2 4397 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  -u u  ->  ( -u v  <  x  <->  -u v  <  -u u ) )
9796notbid 294 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  -u u  ->  ( -.  -u v  <  x  <->  -.  -u v  <  -u u
) )
9897imbi2d 316 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  -u u  ->  (
( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  x
)  <->  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  -u u ) ) )
9998ralbidv 2841 . . . . . . 7  |-  ( x  =  -u u  ->  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  x
)  <->  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  -u u
) ) )
100 breq1 4396 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  -u u  ->  (
x  <  -u v  <->  -u u  <  -u v ) )
101100imbi1d 317 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  -u u  ->  (
( x  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v
) )  <->  ( -u u  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) ) )
102101ralbidv 2841 . . . . . . 7  |-  ( x  =  -u u  ->  ( A. v  e.  RR  ( x  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v
) )  <->  A. v  e.  RR  ( -u u  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) ) )
10399, 102anbi12d 710 . . . . . 6  |-  ( x  =  -u u  ->  (
( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  x )  /\  A. v  e.  RR  (
x  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v
) ) )  <->  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  -u u
)  /\  A. v  e.  RR  ( -u u  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) ) ) )
10431, 32, 103rexxfr 4613 . . . . 5  |-  ( E. x  e.  RR  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  x
)  /\  A. v  e.  RR  ( x  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) )  <->  E. u  e.  RR  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  -u u
)  /\  A. v  e.  RR  ( -u u  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) ) )
10539imbi1i 325 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  ->  -.  u  <  v )  <->  ( (
v  e.  RR  /\  -u v  e.  A )  ->  -.  u  <  v ) )
106 impexp 446 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( v  e.  RR  /\  -u v  e.  A
)  ->  -.  u  <  v )  <->  ( v  e.  RR  ->  ( -u v  e.  A  ->  -.  u  <  v ) ) )
107105, 106bitri 249 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  ->  -.  u  <  v )  <->  ( v  e.  RR  ->  ( -u v  e.  A  ->  -.  u  <  v ) ) )
108107albii 1611 . . . . . . . . 9  |-  ( A. v ( v  e. 
{ w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  ->  -.  u  <  v )  <->  A. v ( v  e.  RR  ->  ( -u v  e.  A  ->  -.  u  <  v ) ) )
109 df-ral 2800 . . . . . . . . 9  |-  ( A. v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  -.  u  <  v  <->  A. v ( v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  ->  -.  u  <  v ) )
110 df-ral 2800 . . . . . . . . 9  |-  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  u  <  v )  <->  A. v ( v  e.  RR  ->  ( -u v  e.  A  ->  -.  u  <  v ) ) )
111108, 109, 1103bitr4ri 278 . . . . . . . 8  |-  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  u  <  v )  <->  A. v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  -.  u  <  v )
112 ltneg 9943 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( u  e.  RR  /\  v  e.  RR )  ->  ( u  <  v  <->  -u v  <  -u u
) )
113112notbid 294 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( u  e.  RR  /\  v  e.  RR )  ->  ( -.  u  < 
v  <->  -.  -u v  <  -u u ) )
114113imbi2d 316 . . . . . . . . 9  |-  ( ( u  e.  RR  /\  v  e.  RR )  ->  ( ( -u v  e.  A  ->  -.  u  <  v )  <->  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  -u u ) ) )
115114ralbidva 2839 . . . . . . . 8  |-  ( u  e.  RR  ->  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  u  <  v
)  <->  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  -u u
) ) )
116111, 115syl5bbr 259 . . . . . . 7  |-  ( u  e.  RR  ->  ( A. v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  -.  u  <  v  <->  A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  -u u
) ) )
117 ltneg 9943 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( v  e.  RR  /\  u  e.  RR )  ->  ( v  <  u  <->  -u u  <  -u v
) )
118117ancoms 453 . . . . . . . . 9  |-  ( ( u  e.  RR  /\  v  e.  RR )  ->  ( v  <  u  <->  -u u  <  -u v
) )
119 negeq 9706 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( w  =  t  ->  -u w  =  -u t )
120119eleq1d 2520 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( w  =  t  ->  ( -u w  e.  A  <->  -u t  e.  A ) )
121120rexrab 3223 . . . . . . . . . . 11  |-  ( E. t  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  < 
t  <->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  v  <  t ) )
122 ltneg 9943 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( v  e.  RR  /\  t  e.  RR )  ->  ( v  <  t  <->  -u t  <  -u v
) )
123122anbi2d 703 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( v  e.  RR  /\  t  e.  RR )  ->  ( ( -u t  e.  A  /\  v  <  t )  <->  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) )
124123rexbidva 2852 . . . . . . . . . . 11  |-  ( v  e.  RR  ->  ( E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  v  <  t )  <->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v
) ) )
125121, 124syl5bb 257 . . . . . . . . . 10  |-  ( v  e.  RR  ->  ( E. t  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  < 
t  <->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v
) ) )
126125adantl 466 . . . . . . . . 9  |-  ( ( u  e.  RR  /\  v  e.  RR )  ->  ( E. t  e. 
{ w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  <  t  <->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v
) ) )
127118, 126imbi12d 320 . . . . . . . 8  |-  ( ( u  e.  RR  /\  v  e.  RR )  ->  ( ( v  < 
u  ->  E. t  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  <  t
)  <->  ( -u u  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) ) )
128127ralbidva 2839 . . . . . . 7  |-  ( u  e.  RR  ->  ( A. v  e.  RR  ( v  <  u  ->  E. t  e.  {
w  e.  RR  |  -u w  e.  A }
v  <  t )  <->  A. v  e.  RR  ( -u u  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v
) ) ) )
129116, 128anbi12d 710 . . . . . 6  |-  ( u  e.  RR  ->  (
( A. v  e. 
{ w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  -.  u  <  v  /\  A. v  e.  RR  ( v  <  u  ->  E. t  e.  {
w  e.  RR  |  -u w  e.  A }
v  <  t )
)  <->  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  -u u )  /\  A. v  e.  RR  ( -u u  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v
) ) ) ) )
130129rexbiia 2863 . . . . 5  |-  ( E. u  e.  RR  ( A. v  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  -.  u  <  v  /\  A. v  e.  RR  ( v  < 
u  ->  E. t  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  <  t
) )  <->  E. u  e.  RR  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  -u u )  /\  A. v  e.  RR  ( -u u  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v
) ) ) )
131104, 130bitr4i 252 . . . 4  |-  ( E. x  e.  RR  ( A. v  e.  RR  ( -u v  e.  A  ->  -.  -u v  <  x
)  /\  A. v  e.  RR  ( x  <  -u v  ->  E. t  e.  RR  ( -u t  e.  A  /\  -u t  <  -u v ) ) )  <->  E. u  e.  RR  ( A. v  e.  {
w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  -.  u  <  v  /\  A. v  e.  RR  (
v  <  u  ->  E. t  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  < 
t ) ) )
13295, 131syl6bb 261 . . 3  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  y  <  x  /\  A. y  e.  RR  (
x  <  y  ->  E. z  e.  A  z  <  y ) )  <->  E. u  e.  RR  ( A. v  e.  {
w  e.  RR  |  -u w  e.  A }  -.  u  <  v  /\  A. v  e.  RR  (
v  <  u  ->  E. t  e.  { w  e.  RR  |  -u w  e.  A } v  < 
t ) ) ) )
13359, 132sylibrd 234 . 2  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( ( A  =/=  (/)  /\  E. x  e.  RR  A. y  e.  A  x  <_  y )  ->  E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  y  <  x  /\  A. y  e.  RR  ( x  < 
y  ->  E. z  e.  A  z  <  y ) ) ) )
1341333impib 1186 1  |-  ( ( A  C_  RR  /\  A  =/=  (/)  /\  E. x  e.  RR  A. y  e.  A  x  <_  y
)  ->  E. x  e.  RR  ( A. y  e.  A  -.  y  <  x  /\  A. y  e.  RR  ( x  < 
y  ->  E. z  e.  A  z  <  y ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    /\ w3a 965   A.wal 1368    = wceq 1370   E.wex 1587    e. wcel 1758    =/= wne 2644   A.wral 2795   E.wrex 2796   {crab 2799    C_ wss 3429   (/)c0 3738   class class class wbr 4393   RRcr 9385    < clt 9522    <_ cle 9523   -ucneg 9700
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1592  ax-4 1603  ax-5 1671  ax-6 1710  ax-7 1730  ax-8 1760  ax-9 1762  ax-10 1777  ax-11 1782  ax-12 1794  ax-13 1952  ax-ext 2430  ax-sep 4514  ax-nul 4522  ax-pow 4571  ax-pr 4632  ax-un 6475  ax-resscn 9443  ax-1cn 9444  ax-icn 9445  ax-addcl 9446  ax-addrcl 9447  ax-mulcl 9448  ax-mulrcl 9449  ax-mulcom 9450  ax-addass 9451  ax-mulass 9452  ax-distr 9453  ax-i2m1 9454  ax-1ne0 9455  ax-1rid 9456  ax-rnegex 9457  ax-rrecex 9458  ax-cnre 9459  ax-pre-lttri 9460  ax-pre-lttrn 9461  ax-pre-ltadd 9462  ax-pre-mulgt0 9463  ax-pre-sup 9464
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 966  df-3an 967  df-tru 1373  df-ex 1588  df-nf 1591  df-sb 1703  df-eu 2264  df-mo 2265  df-clab 2437  df-cleq 2443  df-clel 2446  df-nfc 2601  df-ne 2646  df-nel 2647  df-ral 2800  df-rex 2801  df-reu 2802  df-rab 2804  df-v 3073  df-sbc 3288  df-csb 3390  df-dif 3432  df-un 3434  df-in 3436  df-ss 3443  df-nul 3739  df-if 3893  df-pw 3963  df-sn 3979  df-pr 3981  df-op 3985  df-uni 4193  df-br 4394  df-opab 4452  df-mpt 4453  df-id 4737  df-po 4742  df-so 4743  df-xp 4947  df-rel 4948  df-cnv 4949  df-co 4950  df-dm 4951  df-rn 4952  df-res 4953  df-ima 4954  df-iota 5482  df-fun 5521  df-fn 5522  df-f 5523  df-f1 5524  df-fo 5525  df-f1o 5526  df-fv 5527  df-riota 6154  df-ov 6196  df-oprab 6197  df-mpt2 6198  df-er 7204  df-en 7414  df-dom 7415  df-sdom 7416  df-pnf 9524  df-mnf 9525  df-xr 9526  df-ltxr 9527  df-le 9528  df-sub 9701  df-neg 9702
This theorem is referenced by:  infmsup  10412  infmrgelb  10414  infmrlb  10415  xrinfmsslem  11374  gtinf  28655  infrglb  29912
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