Theorem ubelsupr 39179

Description: If U belongs to A and U is an upper bound, then U is the sup of A. (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017.)

Assertion

Ref	Expression
ubelsupr	⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → 𝑈 = sup(𝐴, ℝ, < ))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝑈

Proof of Theorem ubelsupr

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simp1 1061	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → 𝐴 ⊆ ℝ)
2		simp2 1062	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → 𝑈 ∈ 𝐴)
3		ne0i 3921	. . . . 5 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐴 → 𝐴 ≠ ∅)
4	2, 3	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → 𝐴 ≠ ∅)
5	1, 2	sseldd 3604	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → 𝑈 ∈ ℝ)
6		simp3 1063	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈)
7		breq2 4657	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑈 → (𝑥 ≤ 𝑦 ↔ 𝑥 ≤ 𝑈))
8	7	ralbidv 2986	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝑈 → (∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈))
9	8	rspcev 3309	. . . . 5 ⊢ ((𝑈 ∈ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦)
10	5, 6, 9	syl2anc 693	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦)
11	1, 4, 10	3jca 1242	. . 3 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦))
12		suprub 10984	. . 3 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦) ∧ 𝑈 ∈ 𝐴) → 𝑈 ≤ sup(𝐴, ℝ, < ))
13	11, 2, 12	syl2anc 693	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → 𝑈 ≤ sup(𝐴, ℝ, < ))
14		suprleub 10989	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦) ∧ 𝑈 ∈ ℝ) → (sup(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑈 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈))
15	11, 5, 14	syl2anc 693	. . 3 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → (sup(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑈 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈))
16	6, 15	mpbird 247	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → sup(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑈)
17		suprcl 10983	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦) → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℝ)
18	11, 17	syl 17	. . 3 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℝ)
19	5, 18	letri3d 10179	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → (𝑈 = sup(𝐴, ℝ, < ) ↔ (𝑈 ≤ sup(𝐴, ℝ, < ) ∧ sup(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑈)))
20	13, 16, 19	mpbir2and 957	1 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑈 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑈) → 𝑈 = sup(𝐴, ℝ, < ))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ w3a 1037   = wceq 1483   ∈ wcel 1990   ≠ wne 2794  ∀wral 2912  ∃wrex 2913   ⊆ wss 3574  ∅c0 3915   class class class wbr 4653  supcsup 8346  ℝcr 9935   < clt 10074   ≤ cle 10075

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-pre-sup 10014

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-op 4184  df-uni 4437  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-id 5024  df-po 5035  df-so 5036  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-er 7742  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-sup 8348  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269

This theorem is referenced by:  cncmpmax  39191