Theorem eqinfti 6433

Description: Sufficient condition for an element to be equal to the infimum. (Contributed by Jim Kingdon, 16-Dec-2021.)

Hypothesis

Ref	Expression
eqinfti.ti	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑢 ∈ 𝐴 ∧ 𝑣 ∈ 𝐴)) → (𝑢 = 𝑣 ↔ (¬ 𝑢𝑅𝑣 ∧ ¬ 𝑣𝑅𝑢)))

Assertion

Ref	Expression
eqinfti	⊢ (𝜑 → ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦)) → inf(𝐵, 𝐴, 𝑅) = 𝐶))

Distinct variable groups:   𝑢,𝐴,𝑣,𝑦,𝑧   𝜑,𝑢,𝑣   𝑢,𝑅,𝑣,𝑦,𝑧   𝑢,𝐵,𝑣,𝑦,𝑧   𝑢,𝐶,𝑣,𝑦,𝑧

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦,𝑧)

Proof of Theorem eqinfti

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-inf 6398	. . 3 ⊢ inf(𝐵, 𝐴, 𝑅) = sup(𝐵, 𝐴, ◡𝑅)
2		eqinfti.ti	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑢 ∈ 𝐴 ∧ 𝑣 ∈ 𝐴)) → (𝑢 = 𝑣 ↔ (¬ 𝑢𝑅𝑣 ∧ ¬ 𝑣𝑅𝑢)))
3	2	cnvti 6432	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑢 ∈ 𝐴 ∧ 𝑣 ∈ 𝐴)) → (𝑢 = 𝑣 ↔ (¬ 𝑢◡𝑅𝑣 ∧ ¬ 𝑣◡𝑅𝑢)))
4	3	eqsupti 6409	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧)) → sup(𝐵, 𝐴, ◡𝑅) = 𝐶))
5		vex 2604	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑦 ∈ V
6		brcnvg 4534	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ V) → (𝐶◡𝑅𝑦 ↔ 𝑦𝑅𝐶))
7	6	bicomd 139	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ V) → (𝑦𝑅𝐶 ↔ 𝐶◡𝑅𝑦))
8	5, 7	mpan2 415	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (𝑦𝑅𝐶 ↔ 𝐶◡𝑅𝑦))
9	8	notbid 624	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (¬ 𝑦𝑅𝐶 ↔ ¬ 𝐶◡𝑅𝑦))
10	9	ralbidv 2368	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦))
11		brcnvg 4534	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑦 ∈ V ∧ 𝐶 ∈ 𝐴) → (𝑦◡𝑅𝐶 ↔ 𝐶𝑅𝑦))
12	5, 11	mpan 414	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (𝑦◡𝑅𝐶 ↔ 𝐶𝑅𝑦))
13	12	bicomd 139	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (𝐶𝑅𝑦 ↔ 𝑦◡𝑅𝐶))
14		vex 2604	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑧 ∈ V
15	5, 14	brcnv 4536	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑦◡𝑅𝑧 ↔ 𝑧𝑅𝑦)
16	15	a1i 9	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (𝑦◡𝑅𝑧 ↔ 𝑧𝑅𝑦))
17	16	bicomd 139	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (𝑧𝑅𝑦 ↔ 𝑦◡𝑅𝑧))
18	17	rexbidv 2369	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧))
19	13, 18	imbi12d 232	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → ((𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦) ↔ (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧)))
20	19	ralbidv 2368	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → (∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦) ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧)))
21	10, 20	anbi12d 456	. . . . . . 7 ⊢ (𝐶 ∈ 𝐴 → ((∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦)) ↔ (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧))))
22	21	pm5.32i 441	. . . . . 6 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦))) ↔ (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧))))
23		3anass 923	. . . . . 6 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦)) ↔ (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦))))
24		3anass 923	. . . . . 6 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧)) ↔ (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ (∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧))))
25	22, 23, 24	3bitr4i 210	. . . . 5 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦)) ↔ (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧)))
26	25	biimpi 118	. . . 4 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦)) → (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝐶◡𝑅𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑦◡𝑅𝐶 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑦◡𝑅𝑧)))
27	4, 26	impel 274	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦))) → sup(𝐵, 𝐴, ◡𝑅) = 𝐶)
28	1, 27	syl5eq 2125	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦))) → inf(𝐵, 𝐴, 𝑅) = 𝐶)
29	28	ex 113	1 ⊢ (𝜑 → ((𝐶 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝐶 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝐶𝑅𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐵 𝑧𝑅𝑦)) → inf(𝐵, 𝐴, 𝑅) = 𝐶))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 102   ↔ wb 103   ∧ w3a 919   = wceq 1284   ∈ wcel 1433  ∀wral 2348  ∃wrex 2349  Vcvv 2601   class class class wbr 3785  ^◡ccnv 4362  supcsup 6395  infcinf 6396

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 576  ax-in2 577  ax-io 662  ax-5 1376  ax-7 1377  ax-gen 1378  ax-ie1 1422  ax-ie2 1423  ax-8 1435  ax-10 1436  ax-11 1437  ax-i12 1438  ax-bndl 1439  ax-4 1440  ax-14 1445  ax-17 1459  ax-i9 1463  ax-ial 1467  ax-i5r 1468  ax-ext 2063  ax-sep 3896  ax-pow 3948  ax-pr 3964

This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-3an 921  df-tru 1287  df-fal 1290  df-nf 1390  df-sb 1686  df-eu 1944  df-mo 1945  df-clab 2068  df-cleq 2074  df-clel 2077  df-nfc 2208  df-ral 2353  df-rex 2354  df-reu 2355  df-rmo 2356  df-rab 2357  df-v 2603  df-sbc 2816  df-un 2977  df-in 2979  df-ss 2986  df-pw 3384  df-sn 3404  df-pr 3405  df-op 3407  df-uni 3602  df-br 3786  df-opab 3840  df-cnv 4371  df-iota 4887  df-riota 5488  df-sup 6397  df-inf 6398

This theorem is referenced by:  eqinftid  6434