Theorem bndth 22958

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 -𝐹.) (Contributed by Mario Carneiro, 12-Aug-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
bndth.1	⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽
bndth.2	⊢ 𝐾 = (topGen‘ran (,))
bndth.3	⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ Comp)
bndth.4	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))

Assertion

Ref	Expression
bndth	⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝑋 (𝐹‘𝑦) ≤ 𝑥)

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐹   𝑦,𝐾   𝜑,𝑥,𝑦   𝑥,𝑋,𝑦   𝑥,𝐽,𝑦

Allowed substitution hint:   𝐾(𝑥)

Proof of Theorem bndth

Dummy variables 𝑣 𝑢 𝑧 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		bndth.4	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
2		bndth.1	. . . . . 6 ⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽
3		bndth.2	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐾 = (topGen‘ran (,))
4		retopon 22768	. . . . . . . 8 ⊢ (topGen‘ran (,)) ∈ (TopOn‘ℝ)
5	3, 4	eqeltri 2835	. . . . . . 7 ⊢ 𝐾 ∈ (TopOn‘ℝ)
6	5	toponunii 20923	. . . . . 6 ⊢ ℝ = ∪ 𝐾
7	2, 6	cnf 21252	. . . . 5 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) → 𝐹:𝑋⟶ℝ)
8	1, 7	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋⟶ℝ)
9		frn 6214	. . . 4 ⊢ (𝐹:𝑋⟶ℝ → ran 𝐹 ⊆ ℝ)
10	8, 9	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → ran 𝐹 ⊆ ℝ)
11		unieq 4596	. . . . . . 7 ⊢ (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → ∪ 𝑢 = ∪ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
12		imassrn 5635	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ ran (,)
13	12	unissi 4613	. . . . . . . . 9 ⊢ ∪ ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ ∪ ran (,)
14		unirnioo 12466	. . . . . . . . 9 ⊢ ℝ = ∪ ran (,)
15	13, 14	sseqtr4i 3779	. . . . . . . 8 ⊢ ∪ ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ ℝ
16		id 22	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ)
17		ltp1 11053	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 < (𝑥 + 1))
18		ressxr 10275	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ℝ ⊆ ℝ*
19		peano2re 10401	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ)
20	18, 19	sseldi 3742	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ*)
21		elioomnf 12461	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 + 1) ∈ ℝ* → (𝑥 ∈ (-∞(,)(𝑥 + 1)) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (𝑥 + 1))))
22	20, 21	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 ∈ (-∞(,)(𝑥 + 1)) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (𝑥 + 1))))
23	16, 17, 22	mpbir2and 995	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ (-∞(,)(𝑥 + 1)))
24		df-ov 6816	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (-∞(,)(𝑥 + 1)) = ((,)‘⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩)
25		mnfxr 10288	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ -∞ ∈ ℝ*
26	25	elexi 3353	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ -∞ ∈ V
27	26	snid 4353	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ -∞ ∈ {-∞}
28		opelxpi 5305	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((-∞ ∈ {-∞} ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ) → ⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩ ∈ ({-∞} × ℝ))
29	27, 19, 28	sylancr 698	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩ ∈ ({-∞} × ℝ))
30		ioof 12464	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ
31		ffun 6209	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → Fun (,))
32	30, 31	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Fun (,)
33		snssi 4484	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (-∞ ∈ ℝ* → {-∞} ⊆ ℝ*)
34	25, 33	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ {-∞} ⊆ ℝ*
35		xpss12 5281	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (({-∞} ⊆ ℝ* ∧ ℝ ⊆ ℝ*) → ({-∞} × ℝ) ⊆ (ℝ* × ℝ*))
36	34, 18, 35	mp2an 710	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ({-∞} × ℝ) ⊆ (ℝ* × ℝ*)
37	30	fdmi 6213	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ dom (,) = (ℝ* × ℝ*)
38	36, 37	sseqtr4i 3779	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ({-∞} × ℝ) ⊆ dom (,)
39		funfvima2 6656	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((Fun (,) ∧ ({-∞} × ℝ) ⊆ dom (,)) → (⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩ ∈ ({-∞} × ℝ) → ((,)‘⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩) ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ))))
40	32, 38, 39	mp2an 710	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩ ∈ ({-∞} × ℝ) → ((,)‘⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩) ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
41	29, 40	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ((,)‘⟨-∞, (𝑥 + 1)⟩) ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
42	24, 41	syl5eqel 2843	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (-∞(,)(𝑥 + 1)) ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
43		elunii 4593	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ (-∞(,)(𝑥 + 1)) ∧ (-∞(,)(𝑥 + 1)) ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ))) → 𝑥 ∈ ∪ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
44	23, 42, 43	syl2anc 696	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ∪ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
45	44	ssriv 3748	. . . . . . . 8 ⊢ ℝ ⊆ ∪ ((,) “ ({-∞} × ℝ))
46	15, 45	eqssi 3760	. . . . . . 7 ⊢ ∪ ((,) “ ({-∞} × ℝ)) = ℝ
47	11, 46	syl6eq 2810	. . . . . 6 ⊢ (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → ∪ 𝑢 = ℝ)
48	47	sseq2d 3774	. . . . 5 ⊢ (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → (ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑢 ↔ ran 𝐹 ⊆ ℝ))
49		pweq 4305	. . . . . . 7 ⊢ (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → 𝒫 𝑢 = 𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
50	49	ineq1d 3956	. . . . . 6 ⊢ (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → (𝒫 𝑢 ∩ Fin) = (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin))
51	50	rexeqdv 3284	. . . . 5 ⊢ (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → (∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑢 ∩ Fin)ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣 ↔ ∃𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣))
52	48, 51	imbi12d 333	. . . 4 ⊢ (𝑢 = ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → ((ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑢 → ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑢 ∩ Fin)ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣) ↔ (ran 𝐹 ⊆ ℝ → ∃𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)))
53		bndth.3	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ Comp)
54		rncmp 21401	. . . . . 6 ⊢ ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐾 ↾t ran 𝐹) ∈ Comp)
55	53, 1, 54	syl2anc 696	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐾 ↾t ran 𝐹) ∈ Comp)
56		retop 22766	. . . . . . 7 ⊢ (topGen‘ran (,)) ∈ Top
57	3, 56	eqeltri 2835	. . . . . 6 ⊢ 𝐾 ∈ Top
58	6	cmpsub 21405	. . . . . 6 ⊢ ((𝐾 ∈ Top ∧ ran 𝐹 ⊆ ℝ) → ((𝐾 ↾t ran 𝐹) ∈ Comp ↔ ∀𝑢 ∈ 𝒫 𝐾(ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑢 → ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑢 ∩ Fin)ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)))
59	57, 10, 58	sylancr 698	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐾 ↾t ran 𝐹) ∈ Comp ↔ ∀𝑢 ∈ 𝒫 𝐾(ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑢 → ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑢 ∩ Fin)ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)))
60	55, 59	mpbid 222	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∀𝑢 ∈ 𝒫 𝐾(ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑢 → ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑢 ∩ Fin)ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣))
61		retopbas 22765	. . . . . . . . 9 ⊢ ran (,) ∈ TopBases
62		bastg 20972	. . . . . . . . 9 ⊢ (ran (,) ∈ TopBases → ran (,) ⊆ (topGen‘ran (,)))
63	61, 62	ax-mp 5	. . . . . . . 8 ⊢ ran (,) ⊆ (topGen‘ran (,))
64	63, 3	sseqtr4i 3779	. . . . . . 7 ⊢ ran (,) ⊆ 𝐾
65	12, 64	sstri 3753	. . . . . 6 ⊢ ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ 𝐾
66	57	elexi 3353	. . . . . . 7 ⊢ 𝐾 ∈ V
67	66	elpw2 4977	. . . . . 6 ⊢ (((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∈ 𝒫 𝐾 ↔ ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ 𝐾)
68	65, 67	mpbir 221	. . . . 5 ⊢ ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∈ 𝒫 𝐾
69	68	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∈ 𝒫 𝐾)
70	52, 60, 69	rspcdva 3455	. . 3 ⊢ (𝜑 → (ran 𝐹 ⊆ ℝ → ∃𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣))
71	10, 70	mpd 15	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)
72		simpr 479	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) → 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin))
73		elin 3939	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ↔ (𝑣 ∈ 𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∧ 𝑣 ∈ Fin))
74	72, 73	sylib 208	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) → (𝑣 ∈ 𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∧ 𝑣 ∈ Fin))
75	74	adantrr 755	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) → (𝑣 ∈ 𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∧ 𝑣 ∈ Fin))
76	75	simprd 482	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) → 𝑣 ∈ Fin)
77	74	simpld 477	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) → 𝑣 ∈ 𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
78	77	elpwid 4314	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) → 𝑣 ⊆ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
79	34	sseli 3740	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑢 ∈ {-∞} → 𝑢 ∈ ℝ*)
80	79	adantr 472	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → 𝑢 ∈ ℝ*)
81	18	sseli 3740	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑤 ∈ ℝ → 𝑤 ∈ ℝ*)
82	81	adantl 473	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → 𝑤 ∈ ℝ*)
83		mnflt 12150	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑤 ∈ ℝ → -∞ < 𝑤)
84		xrltnle 10297	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((-∞ ∈ ℝ* ∧ 𝑤 ∈ ℝ*) → (-∞ < 𝑤 ↔ ¬ 𝑤 ≤ -∞))
85	25, 81, 84	sylancr 698	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑤 ∈ ℝ → (-∞ < 𝑤 ↔ ¬ 𝑤 ≤ -∞))
86	83, 85	mpbid 222	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑤 ∈ ℝ → ¬ 𝑤 ≤ -∞)
87	86	adantl 473	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → ¬ 𝑤 ≤ -∞)
88		elsni 4338	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑢 ∈ {-∞} → 𝑢 = -∞)
89	88	adantr 472	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → 𝑢 = -∞)
90	89	breq2d 4816	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → (𝑤 ≤ 𝑢 ↔ 𝑤 ≤ -∞))
91	87, 90	mtbird 314	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → ¬ 𝑤 ≤ 𝑢)
92		ioo0 12393	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑢 ∈ ℝ* ∧ 𝑤 ∈ ℝ*) → ((𝑢(,)𝑤) = ∅ ↔ 𝑤 ≤ 𝑢))
93	79, 81, 92	syl2an 495	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → ((𝑢(,)𝑤) = ∅ ↔ 𝑤 ≤ 𝑢))
94	93	necon3abid 2968	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → ((𝑢(,)𝑤) ≠ ∅ ↔ ¬ 𝑤 ≤ 𝑢))
95	91, 94	mpbird 247	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → (𝑢(,)𝑤) ≠ ∅)
96		df-ioo 12372	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (,) = (𝑦 ∈ ℝ*, 𝑧 ∈ ℝ* ↦ {𝑣 ∈ ℝ* ∣ (𝑦 < 𝑣 ∧ 𝑣 < 𝑧)})
97		idd 24	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ 𝑤 ∈ ℝ*) → (𝑥 < 𝑤 → 𝑥 < 𝑤))
98		xrltle 12175	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ 𝑤 ∈ ℝ*) → (𝑥 < 𝑤 → 𝑥 ≤ 𝑤))
99		idd 24	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑢 ∈ ℝ* ∧ 𝑥 ∈ ℝ*) → (𝑢 < 𝑥 → 𝑢 < 𝑥))
100		xrltle 12175	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑢 ∈ ℝ* ∧ 𝑥 ∈ ℝ*) → (𝑢 < 𝑥 → 𝑢 ≤ 𝑥))
101	96, 97, 98, 99, 100	ixxub 12389	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑢 ∈ ℝ* ∧ 𝑤 ∈ ℝ* ∧ (𝑢(,)𝑤) ≠ ∅) → sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ) = 𝑤)
102	80, 82, 95, 101	syl3anc 1477	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ) = 𝑤)
103		simpr 479	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → 𝑤 ∈ ℝ)
104	102, 103	eqeltrd 2839	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑢 ∈ {-∞} ∧ 𝑤 ∈ ℝ) → sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ) ∈ ℝ)
105	104	rgen2 3113	. . . . . . . 8 ⊢ ∀𝑢 ∈ {-∞}∀𝑤 ∈ ℝ sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ) ∈ ℝ
106		fveq2 6352	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑧 = ⟨𝑢, 𝑤⟩ → ((,)‘𝑧) = ((,)‘⟨𝑢, 𝑤⟩))
107		df-ov 6816	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑢(,)𝑤) = ((,)‘⟨𝑢, 𝑤⟩)
108	106, 107	syl6eqr 2812	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = ⟨𝑢, 𝑤⟩ → ((,)‘𝑧) = (𝑢(,)𝑤))
109	108	supeq1d 8517	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = ⟨𝑢, 𝑤⟩ → sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) = sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ))
110	109	eleq1d 2824	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = ⟨𝑢, 𝑤⟩ → (sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) ∈ ℝ ↔ sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ) ∈ ℝ))
111	110	ralxp 5419	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑧 ∈ ({-∞} × ℝ)sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) ∈ ℝ ↔ ∀𝑢 ∈ {-∞}∀𝑤 ∈ ℝ sup((𝑢(,)𝑤), ℝ*, < ) ∈ ℝ)
112	105, 111	mpbir 221	. . . . . . 7 ⊢ ∀𝑧 ∈ ({-∞} × ℝ)sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) ∈ ℝ
113		ffn 6206	. . . . . . . . 9 ⊢ ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → (,) Fn (ℝ* × ℝ*))
114	30, 113	ax-mp 5	. . . . . . . 8 ⊢ (,) Fn (ℝ* × ℝ*)
115		supeq1 8516	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑤 = ((,)‘𝑧) → sup(𝑤, ℝ*, < ) = sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ))
116	115	eleq1d 2824	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑤 = ((,)‘𝑧) → (sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ ↔ sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) ∈ ℝ))
117	116	ralima 6661	. . . . . . . 8 ⊢ (((,) Fn (ℝ* × ℝ*) ∧ ({-∞} × ℝ) ⊆ (ℝ* × ℝ*)) → (∀𝑤 ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ))sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ ↔ ∀𝑧 ∈ ({-∞} × ℝ)sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) ∈ ℝ))
118	114, 36, 117	mp2an 710	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑤 ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ))sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ ↔ ∀𝑧 ∈ ({-∞} × ℝ)sup(((,)‘𝑧), ℝ*, < ) ∈ ℝ)
119	112, 118	mpbir 221	. . . . . 6 ⊢ ∀𝑤 ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ))sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ
120		ssralv 3807	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 ⊆ ((,) “ ({-∞} × ℝ)) → (∀𝑤 ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ))sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ → ∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ))
121	78, 119, 120	mpisyl 21	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) → ∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
122	121	adantrr 755	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) → ∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
123		fimaxre3 11162	. . . 4 ⊢ ((𝑣 ∈ Fin ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)
124	76, 122, 123	syl2anc 696	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)
125		simplrr 820	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)
126	125	sselda 3744	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ ran 𝐹) → 𝑧 ∈ ∪ 𝑣)
127		eluni2 4592	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 ∈ ∪ 𝑣 ↔ ∃𝑤 ∈ 𝑣 𝑧 ∈ 𝑤)
128		r19.29r 3211	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((∃𝑤 ∈ 𝑣 𝑧 ∈ 𝑤 ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥) → ∃𝑤 ∈ 𝑣 (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥))
129		sspwuni 4763	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ 𝒫 ℝ ↔ ∪ ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ ℝ)
130	15, 129	mpbir 221	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ⊆ 𝒫 ℝ
131	78	3ad2ant1 1128	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) ∧ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑣 ⊆ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
132		simp2r 1243	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) ∧ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑤 ∈ 𝑣)
133	131, 132	sseldd 3745	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) ∧ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑤 ∈ ((,) “ ({-∞} × ℝ)))
134	130, 133	sseldi 3742	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) ∧ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑤 ∈ 𝒫 ℝ)
135	134	elpwid 4314	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) ∧ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑤 ⊆ ℝ)
136		simp3l 1244	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) ∧ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑧 ∈ 𝑤)
137	135, 136	sseldd 3745	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) ∧ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑧 ∈ ℝ)
138	121	r19.21bi 3070	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) → sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
139	138	adantrl 754	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣)) → sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
140	139	3adant3 1127	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) ∧ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → sup(𝑤, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
141		simp2l 1242	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) ∧ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑥 ∈ ℝ)
142	135, 18	syl6ss 3756	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) ∧ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑤 ⊆ ℝ*)
143		supxrub 12347	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑤 ⊆ ℝ* ∧ 𝑧 ∈ 𝑤) → 𝑧 ≤ sup(𝑤, ℝ*, < ))
144	142, 136, 143	syl2anc 696	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) ∧ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑧 ≤ sup(𝑤, ℝ*, < ))
145		simp3r 1245	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) ∧ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)
146	137, 140, 141, 144, 145	letrd 10386	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) ∧ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥)) → 𝑧 ≤ 𝑥)
147	146	3expia 1115	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ 𝑣)) → ((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥) → 𝑧 ≤ 𝑥))
148	147	anassrs 683	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ 𝑣) → ((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥) → 𝑧 ≤ 𝑥))
149	148	rexlimdva 3169	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∃𝑤 ∈ 𝑣 (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥) → 𝑧 ≤ 𝑥))
150	149	adantlrr 759	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∃𝑤 ∈ 𝑣 (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥) → 𝑧 ≤ 𝑥))
151	128, 150	syl5 34	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((∃𝑤 ∈ 𝑣 𝑧 ∈ 𝑤 ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥) → 𝑧 ≤ 𝑥))
152	151	expdimp 452	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝑣 𝑧 ∈ 𝑤) → (∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥 → 𝑧 ≤ 𝑥))
153	127, 152	sylan2b 493	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ ∪ 𝑣) → (∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥 → 𝑧 ≤ 𝑥))
154	126, 153	syldan 488	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ ran 𝐹) → (∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥 → 𝑧 ≤ 𝑥))
155	154	ralrimdva 3107	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥 → ∀𝑧 ∈ ran 𝐹 𝑧 ≤ 𝑥))
156		ffn 6206	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹:𝑋⟶ℝ → 𝐹 Fn 𝑋)
157	8, 156	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐹 Fn 𝑋)
158	157	ad2antrr 764	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝐹 Fn 𝑋)
159		breq1 4807	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = (𝐹‘𝑦) → (𝑧 ≤ 𝑥 ↔ (𝐹‘𝑦) ≤ 𝑥))
160	159	ralrn 6525	. . . . . 6 ⊢ (𝐹 Fn 𝑋 → (∀𝑧 ∈ ran 𝐹 𝑧 ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑋 (𝐹‘𝑦) ≤ 𝑥))
161	158, 160	syl 17	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑧 ∈ ran 𝐹 𝑧 ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑋 (𝐹‘𝑦) ≤ 𝑥))
162	155, 161	sylibd 229	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥 → ∀𝑦 ∈ 𝑋 (𝐹‘𝑦) ≤ 𝑥))
163	162	reximdva 3155	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) → (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤 ∈ 𝑣 sup(𝑤, ℝ*, < ) ≤ 𝑥 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝑋 (𝐹‘𝑦) ≤ 𝑥))
164	124, 163	mpd 15	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝒫 ((,) “ ({-∞} × ℝ)) ∩ Fin) ∧ ran 𝐹 ⊆ ∪ 𝑣)) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝑋 (𝐹‘𝑦) ≤ 𝑥)
165	71, 164	rexlimddv 3173	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝑋 (𝐹‘𝑦) ≤ 𝑥)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 383   ∧ w3a 1072   = wceq 1632   ∈ wcel 2139   ≠ wne 2932  ∀wral 3050  ∃wrex 3051   ∩ cin 3714   ⊆ wss 3715  ∅c0 4058  𝒫 cpw 4302  {csn 4321  ⟨cop 4327  ∪ cuni 4588   class class class wbr 4804   × cxp 5264  dom cdm 5266  ran crn 5267   “ cima 5269  Fun wfun 6043   Fn wfn 6044  ⟶wf 6045  ‘cfv 6049  (class class class)co 6813  Fincfn 8121  supcsup 8511  ℝcr 10127  1c1 10129   + caddc 10131  -∞cmnf 10264  ℝ^*cxr 10265   < clt 10266   ≤ cle 10267  (,)cioo 12368   ↾_t crest 16283  topGenctg 16300  Topctop 20900  TopOnctopon 20917  TopBasesctb 20951   Cn ccn 21230  Compccmp 21391

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7114  ax-cnex 10184  ax-resscn 10185  ax-1cn 10186  ax-icn 10187  ax-addcl 10188  ax-addrcl 10189  ax-mulcl 10190  ax-mulrcl 10191  ax-mulcom 10192  ax-addass 10193  ax-mulass 10194  ax-distr 10195  ax-i2m1 10196  ax-1ne0 10197  ax-1rid 10198  ax-rnegex 10199  ax-rrecex 10200  ax-cnre 10201  ax-pre-lttri 10202  ax-pre-lttrn 10203  ax-pre-ltadd 10204  ax-pre-mulgt0 10205  ax-pre-sup 10206

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-om 7231  df-1st 7333  df-2nd 7334  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-1o 7729  df-oadd 7733  df-er 7911  df-map 8025  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-fin 8125  df-fi 8482  df-sup 8513  df-inf 8514  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-div 10877  df-nn 11213  df-n0 11485  df-z 11570  df-uz 11880  df-q 11982  df-ioo 12372  df-rest 16285  df-topgen 16306  df-top 20901  df-topon 20918  df-bases 20952  df-cn 21233  df-cmp 21392

This theorem is referenced by:  evth  22959