This is an inofficial mirror of http://metamath.tirix.org for personal testing of a visualizer extension only.
Description: The supremum of a bounded-above set of reals is the negation of the infimum of that set's image under negation. (Contributed by Paul Chapman, 21-Mar-2011) ( Revised by AV, 13-Sep-2020.)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Assertion | supminf | |- ( ( A C_ RR /\ A =/= (/) /\ E. x e. RR A. y e. A y <_ x ) -> sup ( A , RR , < ) = -u inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | ssrab2 | |- { z e. RR | -u z e. A } C_ RR |
|
| 2 | negn0 | |- ( ( A C_ RR /\ A =/= (/) ) -> { z e. RR | -u z e. A } =/= (/) ) |
|
| 3 | ublbneg | |- ( E. x e. RR A. y e. A y <_ x -> E. x e. RR A. y e. { z e. RR | -u z e. A } x <_ y ) |
|
| 4 | infrenegsup | |- ( ( { z e. RR | -u z e. A } C_ RR /\ { z e. RR | -u z e. A } =/= (/) /\ E. x e. RR A. y e. { z e. RR | -u z e. A } x <_ y ) -> inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) = -u sup ( { w e. RR | -u w e. { z e. RR | -u z e. A } } , RR , < ) ) |
|
| 5 | 1 2 3 4 | mp3an3an | |- ( ( ( A C_ RR /\ A =/= (/) ) /\ E. x e. RR A. y e. A y <_ x ) -> inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) = -u sup ( { w e. RR | -u w e. { z e. RR | -u z e. A } } , RR , < ) ) |
| 6 | 5 | 3impa | |- ( ( A C_ RR /\ A =/= (/) /\ E. x e. RR A. y e. A y <_ x ) -> inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) = -u sup ( { w e. RR | -u w e. { z e. RR | -u z e. A } } , RR , < ) ) |
| 7 | elrabi | |- ( x e. { w e. RR | -u w e. { z e. RR | -u z e. A } } -> x e. RR ) |
|
| 8 | 7 | adantl | |- ( ( A C_ RR /\ x e. { w e. RR | -u w e. { z e. RR | -u z e. A } } ) -> x e. RR ) |
| 9 | ssel2 | |- ( ( A C_ RR /\ x e. A ) -> x e. RR ) |
|
| 10 | negeq | |- ( w = x -> -u w = -u x ) |
|
| 11 | 10 | eleq1d | |- ( w = x -> ( -u w e. { z e. RR | -u z e. A } <-> -u x e. { z e. RR | -u z e. A } ) ) |
| 12 | 11 | elrab3 | |- ( x e. RR -> ( x e. { w e. RR | -u w e. { z e. RR | -u z e. A } } <-> -u x e. { z e. RR | -u z e. A } ) ) |
| 13 | renegcl | |- ( x e. RR -> -u x e. RR ) |
|
| 14 | negeq | |- ( z = -u x -> -u z = -u -u x ) |
|
| 15 | 14 | eleq1d | |- ( z = -u x -> ( -u z e. A <-> -u -u x e. A ) ) |
| 16 | 15 | elrab3 | |- ( -u x e. RR -> ( -u x e. { z e. RR | -u z e. A } <-> -u -u x e. A ) ) |
| 17 | 13 16 | syl | |- ( x e. RR -> ( -u x e. { z e. RR | -u z e. A } <-> -u -u x e. A ) ) |
| 18 | recn | |- ( x e. RR -> x e. CC ) |
|
| 19 | 18 | negnegd | |- ( x e. RR -> -u -u x = x ) |
| 20 | 19 | eleq1d | |- ( x e. RR -> ( -u -u x e. A <-> x e. A ) ) |
| 21 | 12 17 20 | 3bitrd | |- ( x e. RR -> ( x e. { w e. RR | -u w e. { z e. RR | -u z e. A } } <-> x e. A ) ) |
| 22 | 21 | adantl | |- ( ( A C_ RR /\ x e. RR ) -> ( x e. { w e. RR | -u w e. { z e. RR | -u z e. A } } <-> x e. A ) ) |
| 23 | 8 9 22 | eqrdav | |- ( A C_ RR -> { w e. RR | -u w e. { z e. RR | -u z e. A } } = A ) |
| 24 | 23 | supeq1d | |- ( A C_ RR -> sup ( { w e. RR | -u w e. { z e. RR | -u z e. A } } , RR , < ) = sup ( A , RR , < ) ) |
| 25 | 24 | 3ad2ant1 | |- ( ( A C_ RR /\ A =/= (/) /\ E. x e. RR A. y e. A y <_ x ) -> sup ( { w e. RR | -u w e. { z e. RR | -u z e. A } } , RR , < ) = sup ( A , RR , < ) ) |
| 26 | 25 | negeqd | |- ( ( A C_ RR /\ A =/= (/) /\ E. x e. RR A. y e. A y <_ x ) -> -u sup ( { w e. RR | -u w e. { z e. RR | -u z e. A } } , RR , < ) = -u sup ( A , RR , < ) ) |
| 27 | 6 26 | eqtrd | |- ( ( A C_ RR /\ A =/= (/) /\ E. x e. RR A. y e. A y <_ x ) -> inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) = -u sup ( A , RR , < ) ) |
| 28 | infrecl | |- ( ( { z e. RR | -u z e. A } C_ RR /\ { z e. RR | -u z e. A } =/= (/) /\ E. x e. RR A. y e. { z e. RR | -u z e. A } x <_ y ) -> inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) e. RR ) |
|
| 29 | 1 2 3 28 | mp3an3an | |- ( ( ( A C_ RR /\ A =/= (/) ) /\ E. x e. RR A. y e. A y <_ x ) -> inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) e. RR ) |
| 30 | 29 | 3impa | |- ( ( A C_ RR /\ A =/= (/) /\ E. x e. RR A. y e. A y <_ x ) -> inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) e. RR ) |
| 31 | suprcl | |- ( ( A C_ RR /\ A =/= (/) /\ E. x e. RR A. y e. A y <_ x ) -> sup ( A , RR , < ) e. RR ) |
|
| 32 | recn | |- ( inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) e. RR -> inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) e. CC ) |
|
| 33 | recn | |- ( sup ( A , RR , < ) e. RR -> sup ( A , RR , < ) e. CC ) |
|
| 34 | negcon2 | |- ( ( inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) e. CC /\ sup ( A , RR , < ) e. CC ) -> ( inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) = -u sup ( A , RR , < ) <-> sup ( A , RR , < ) = -u inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) ) ) |
|
| 35 | 32 33 34 | syl2an | |- ( ( inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) e. RR /\ sup ( A , RR , < ) e. RR ) -> ( inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) = -u sup ( A , RR , < ) <-> sup ( A , RR , < ) = -u inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) ) ) |
| 36 | 30 31 35 | syl2anc | |- ( ( A C_ RR /\ A =/= (/) /\ E. x e. RR A. y e. A y <_ x ) -> ( inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) = -u sup ( A , RR , < ) <-> sup ( A , RR , < ) = -u inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) ) ) |
| 37 | 27 36 | mpbid | |- ( ( A C_ RR /\ A =/= (/) /\ E. x e. RR A. y e. A y <_ x ) -> sup ( A , RR , < ) = -u inf ( { z e. RR | -u z e. A } , RR , < ) ) |