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Theorem sqrlem6 14187
Description: Lemma for 01sqrex 14189. (Contributed by Mario Carneiro, 10-Jul-2013.)
Hypotheses
Ref Expression
sqrlem1.1 𝑆 = {𝑥 ∈ ℝ+ ∣ (𝑥↑2) ≤ 𝐴}
sqrlem1.2 𝐵 = sup(𝑆, ℝ, < )
sqrlem5.3 𝑇 = {𝑦 ∣ ∃𝑎𝑆𝑏𝑆 𝑦 = (𝑎 · 𝑏)}
Assertion
Ref Expression
sqrlem6 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → (𝐵↑2) ≤ 𝐴)
Distinct variable groups:   𝑎,𝑏,𝑦,𝑆   𝑥,𝑎,𝐴,𝑏,𝑦   𝑦,𝐵
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥,𝑎,𝑏)   𝑆(𝑥)   𝑇(𝑥,𝑦,𝑎,𝑏)

Proof of Theorem sqrlem6
Dummy variables 𝑢 𝑣 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sqrlem1.1 . . . 4 𝑆 = {𝑥 ∈ ℝ+ ∣ (𝑥↑2) ≤ 𝐴}
2 sqrlem1.2 . . . 4 𝐵 = sup(𝑆, ℝ, < )
3 sqrlem5.3 . . . 4 𝑇 = {𝑦 ∣ ∃𝑎𝑆𝑏𝑆 𝑦 = (𝑎 · 𝑏)}
41, 2, 3sqrlem5 14186 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → ((𝑇 ⊆ ℝ ∧ 𝑇 ≠ ∅ ∧ ∃𝑣 ∈ ℝ ∀𝑢𝑇 𝑢𝑣) ∧ (𝐵↑2) = sup(𝑇, ℝ, < )))
54simprd 482 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → (𝐵↑2) = sup(𝑇, ℝ, < ))
6 vex 3343 . . . . . 6 𝑣 ∈ V
7 eqeq1 2764 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑣 → (𝑦 = (𝑎 · 𝑏) ↔ 𝑣 = (𝑎 · 𝑏)))
872rexbidv 3195 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑣 → (∃𝑎𝑆𝑏𝑆 𝑦 = (𝑎 · 𝑏) ↔ ∃𝑎𝑆𝑏𝑆 𝑣 = (𝑎 · 𝑏)))
96, 8, 3elab2 3494 . . . . 5 (𝑣𝑇 ↔ ∃𝑎𝑆𝑏𝑆 𝑣 = (𝑎 · 𝑏))
10 oveq1 6820 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑎 → (𝑥↑2) = (𝑎↑2))
1110breq1d 4814 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑎 → ((𝑥↑2) ≤ 𝐴 ↔ (𝑎↑2) ≤ 𝐴))
1211, 1elrab2 3507 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑎𝑆 ↔ (𝑎 ∈ ℝ+ ∧ (𝑎↑2) ≤ 𝐴))
1312simplbi 478 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑎𝑆𝑎 ∈ ℝ+)
14 oveq1 6820 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑏 → (𝑥↑2) = (𝑏↑2))
1514breq1d 4814 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑏 → ((𝑥↑2) ≤ 𝐴 ↔ (𝑏↑2) ≤ 𝐴))
1615, 1elrab2 3507 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑏𝑆 ↔ (𝑏 ∈ ℝ+ ∧ (𝑏↑2) ≤ 𝐴))
1716simplbi 478 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏𝑆𝑏 ∈ ℝ+)
18 rpre 12032 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑎 ∈ ℝ+𝑎 ∈ ℝ)
1918adantr 472 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 ∈ ℝ+𝑏 ∈ ℝ+) → 𝑎 ∈ ℝ)
20 rpre 12032 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑏 ∈ ℝ+𝑏 ∈ ℝ)
2120adantl 473 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 ∈ ℝ+𝑏 ∈ ℝ+) → 𝑏 ∈ ℝ)
22 rpgt0 12037 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑏 ∈ ℝ+ → 0 < 𝑏)
2322adantl 473 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 ∈ ℝ+𝑏 ∈ ℝ+) → 0 < 𝑏)
24 lemul1 11067 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ ∧ (𝑏 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑏)) → (𝑎𝑏 ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑏 · 𝑏)))
2519, 21, 21, 23, 24syl112anc 1481 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 ∈ ℝ+𝑏 ∈ ℝ+) → (𝑎𝑏 ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑏 · 𝑏)))
2613, 17, 25syl2an 495 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎𝑆𝑏𝑆) → (𝑎𝑏 ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑏 · 𝑏)))
2717rpcnd 12067 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑏𝑆𝑏 ∈ ℂ)
2827sqvald 13199 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑏𝑆 → (𝑏↑2) = (𝑏 · 𝑏))
2928breq2d 4816 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏𝑆 → ((𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑏↑2) ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑏 · 𝑏)))
3029adantl 473 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎𝑆𝑏𝑆) → ((𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑏↑2) ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑏 · 𝑏)))
3126, 30bitr4d 271 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎𝑆𝑏𝑆) → (𝑎𝑏 ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑏↑2)))
3231adantl 473 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (𝑎𝑏 ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑏↑2)))
3316simprbi 483 . . . . . . . . . . . 12 (𝑏𝑆 → (𝑏↑2) ≤ 𝐴)
3433ad2antll 767 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (𝑏↑2) ≤ 𝐴)
3513rpred 12065 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑎𝑆𝑎 ∈ ℝ)
3617rpred 12065 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑏𝑆𝑏 ∈ ℝ)
37 remulcl 10213 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → (𝑎 · 𝑏) ∈ ℝ)
3835, 36, 37syl2an 495 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎𝑆𝑏𝑆) → (𝑎 · 𝑏) ∈ ℝ)
3938adantl 473 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (𝑎 · 𝑏) ∈ ℝ)
4036resqcld 13229 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏𝑆 → (𝑏↑2) ∈ ℝ)
4140ad2antll 767 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (𝑏↑2) ∈ ℝ)
42 rpre 12032 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ∈ ℝ)
4342ad2antrr 764 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → 𝐴 ∈ ℝ)
44 letr 10323 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑎 · 𝑏) ∈ ℝ ∧ (𝑏↑2) ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (((𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑏↑2) ∧ (𝑏↑2) ≤ 𝐴) → (𝑎 · 𝑏) ≤ 𝐴))
4539, 41, 43, 44syl3anc 1477 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (((𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑏↑2) ∧ (𝑏↑2) ≤ 𝐴) → (𝑎 · 𝑏) ≤ 𝐴))
4634, 45mpan2d 712 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → ((𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑏↑2) → (𝑎 · 𝑏) ≤ 𝐴))
4732, 46sylbid 230 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (𝑎𝑏 → (𝑎 · 𝑏) ≤ 𝐴))
48 rpgt0 12037 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑎 ∈ ℝ+ → 0 < 𝑎)
4948adantr 472 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 ∈ ℝ+𝑏 ∈ ℝ+) → 0 < 𝑎)
50 lemul2 11068 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑏 ∈ ℝ ∧ 𝑎 ∈ ℝ ∧ (𝑎 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑎)) → (𝑏𝑎 ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑎 · 𝑎)))
5121, 19, 19, 49, 50syl112anc 1481 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 ∈ ℝ+𝑏 ∈ ℝ+) → (𝑏𝑎 ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑎 · 𝑎)))
5213, 17, 51syl2an 495 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎𝑆𝑏𝑆) → (𝑏𝑎 ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑎 · 𝑎)))
5313rpcnd 12067 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑎𝑆𝑎 ∈ ℂ)
5453sqvald 13199 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑎𝑆 → (𝑎↑2) = (𝑎 · 𝑎))
5554breq2d 4816 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑎𝑆 → ((𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑎↑2) ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑎 · 𝑎)))
5655adantr 472 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎𝑆𝑏𝑆) → ((𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑎↑2) ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑎 · 𝑎)))
5752, 56bitr4d 271 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎𝑆𝑏𝑆) → (𝑏𝑎 ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑎↑2)))
5857adantl 473 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (𝑏𝑎 ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑎↑2)))
5912simprbi 483 . . . . . . . . . . . 12 (𝑎𝑆 → (𝑎↑2) ≤ 𝐴)
6059ad2antrl 766 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (𝑎↑2) ≤ 𝐴)
6135resqcld 13229 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑎𝑆 → (𝑎↑2) ∈ ℝ)
6261ad2antrl 766 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (𝑎↑2) ∈ ℝ)
63 letr 10323 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑎 · 𝑏) ∈ ℝ ∧ (𝑎↑2) ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (((𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑎↑2) ∧ (𝑎↑2) ≤ 𝐴) → (𝑎 · 𝑏) ≤ 𝐴))
6439, 62, 43, 63syl3anc 1477 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (((𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑎↑2) ∧ (𝑎↑2) ≤ 𝐴) → (𝑎 · 𝑏) ≤ 𝐴))
6560, 64mpan2d 712 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → ((𝑎 · 𝑏) ≤ (𝑎↑2) → (𝑎 · 𝑏) ≤ 𝐴))
6658, 65sylbid 230 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (𝑏𝑎 → (𝑎 · 𝑏) ≤ 𝐴))
671, 2sqrlem3 14184 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → (𝑆 ⊆ ℝ ∧ 𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑣𝑆 𝑣𝑦))
6867simp1d 1137 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → 𝑆 ⊆ ℝ)
6968sseld 3743 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → (𝑎𝑆𝑎 ∈ ℝ))
7068sseld 3743 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → (𝑏𝑆𝑏 ∈ ℝ))
7169, 70anim12d 587 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → ((𝑎𝑆𝑏𝑆) → (𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ)))
7271imp 444 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ))
73 letric 10329 . . . . . . . . . 10 ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → (𝑎𝑏𝑏𝑎))
7472, 73syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (𝑎𝑏𝑏𝑎))
7547, 66, 74mpjaod 395 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) ∧ (𝑎𝑆𝑏𝑆)) → (𝑎 · 𝑏) ≤ 𝐴)
7675ex 449 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → ((𝑎𝑆𝑏𝑆) → (𝑎 · 𝑏) ≤ 𝐴))
77 breq1 4807 . . . . . . . 8 (𝑣 = (𝑎 · 𝑏) → (𝑣𝐴 ↔ (𝑎 · 𝑏) ≤ 𝐴))
7877biimprcd 240 . . . . . . 7 ((𝑎 · 𝑏) ≤ 𝐴 → (𝑣 = (𝑎 · 𝑏) → 𝑣𝐴))
7976, 78syl6 35 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → ((𝑎𝑆𝑏𝑆) → (𝑣 = (𝑎 · 𝑏) → 𝑣𝐴)))
8079rexlimdvv 3175 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → (∃𝑎𝑆𝑏𝑆 𝑣 = (𝑎 · 𝑏) → 𝑣𝐴))
819, 80syl5bi 232 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → (𝑣𝑇𝑣𝐴))
8281ralrimiv 3103 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → ∀𝑣𝑇 𝑣𝐴)
834simpld 477 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → (𝑇 ⊆ ℝ ∧ 𝑇 ≠ ∅ ∧ ∃𝑣 ∈ ℝ ∀𝑢𝑇 𝑢𝑣))
8442adantr 472 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → 𝐴 ∈ ℝ)
85 suprleub 11181 . . . 4 (((𝑇 ⊆ ℝ ∧ 𝑇 ≠ ∅ ∧ ∃𝑣 ∈ ℝ ∀𝑢𝑇 𝑢𝑣) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (sup(𝑇, ℝ, < ) ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑣𝑇 𝑣𝐴))
8683, 84, 85syl2anc 696 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → (sup(𝑇, ℝ, < ) ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑣𝑇 𝑣𝐴))
8782, 86mpbird 247 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → sup(𝑇, ℝ, < ) ≤ 𝐴)
885, 87eqbrtrd 4826 1 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ≤ 1) → (𝐵↑2) ≤ 𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wo 382  wa 383  w3a 1072   = wceq 1632  wcel 2139  {cab 2746  wne 2932  wral 3050  wrex 3051  {crab 3054  wss 3715  c0 4058   class class class wbr 4804  (class class class)co 6813  supcsup 8511  cr 10127  0cc0 10128  1c1 10129   · cmul 10133   < clt 10266  cle 10267  2c2 11262  +crp 12025  cexp 13054
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-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-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-2nd 7334  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-er 7911  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-sup 8513  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-2 11271  df-n0 11485  df-z 11570  df-uz 11880  df-rp 12026  df-seq 12996  df-exp 13055
This theorem is referenced by:  sqrlem7  14188
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