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Theorem sqrlem6 11982
Description: Lemma for 01sqrex 11984. (Contributed by Mario Carneiro, 10-Jul-2013.)
Hypotheses
Ref Expression
sqrlem1.1  |-  S  =  { x  e.  RR+  |  ( x ^ 2 )  <_  A }
sqrlem1.2  |-  B  =  sup ( S ,  RR ,  <  )
sqrlem5.3  |-  T  =  { y  |  E. a  e.  S  E. b  e.  S  y  =  ( a  x.  b ) }
Assertion
Ref Expression
sqrlem6  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  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  e.  RR+  |  ( x ^ 2 )  <_  A }
2 sqrlem1.2 . . . 4  |-  B  =  sup ( S ,  RR ,  <  )
3 sqrlem5.3 . . . 4  |-  T  =  { y  |  E. a  e.  S  E. b  e.  S  y  =  ( a  x.  b ) }
41, 2, 3sqrlem5 11981 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  (
( T  C_  RR  /\  T  =/=  (/)  /\  E. v  e.  RR  A. u  e.  T  u  <_  v )  /\  ( B ^ 2 )  =  sup ( T ,  RR ,  <  ) ) )
54simprd 450 . 2  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  ( B ^ 2 )  =  sup ( T ,  RR ,  <  ) )
6 vex 2904 . . . . . 6  |-  v  e. 
_V
7 eqeq1 2395 . . . . . . 7  |-  ( y  =  v  ->  (
y  =  ( a  x.  b )  <->  v  =  ( a  x.  b
) ) )
872rexbidv 2694 . . . . . 6  |-  ( y  =  v  ->  ( E. a  e.  S  E. b  e.  S  y  =  ( a  x.  b )  <->  E. a  e.  S  E. b  e.  S  v  =  ( a  x.  b
) ) )
96, 8, 3elab2 3030 . . . . 5  |-  ( v  e.  T  <->  E. a  e.  S  E. b  e.  S  v  =  ( a  x.  b
) )
10 oveq1 6029 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x  =  a  ->  (
x ^ 2 )  =  ( a ^
2 ) )
1110breq1d 4165 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  a  ->  (
( x ^ 2 )  <_  A  <->  ( a ^ 2 )  <_  A ) )
1211, 1elrab2 3039 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( a  e.  S  <->  ( a  e.  RR+  /\  ( a ^ 2 )  <_  A ) )
1312simplbi 447 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( a  e.  S  ->  a  e.  RR+ )
14 oveq1 6029 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x  =  b  ->  (
x ^ 2 )  =  ( b ^
2 ) )
1514breq1d 4165 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  b  ->  (
( x ^ 2 )  <_  A  <->  ( b ^ 2 )  <_  A ) )
1615, 1elrab2 3039 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( b  e.  S  <->  ( b  e.  RR+  /\  ( b ^ 2 )  <_  A ) )
1716simplbi 447 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( b  e.  S  ->  b  e.  RR+ )
18 rpre 10552 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( a  e.  RR+  ->  a  e.  RR )
1918adantr 452 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( a  e.  RR+  /\  b  e.  RR+ )  ->  a  e.  RR )
20 rpre 10552 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( b  e.  RR+  ->  b  e.  RR )
2120adantl 453 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( a  e.  RR+  /\  b  e.  RR+ )  ->  b  e.  RR )
22 rpgt0 10557 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( b  e.  RR+  ->  0  < 
b )
2322adantl 453 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( a  e.  RR+  /\  b  e.  RR+ )  ->  0  <  b )
24 lemul1 9796 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( a  e.  RR  /\  b  e.  RR  /\  (
b  e.  RR  /\  0  <  b ) )  ->  ( a  <_ 
b  <->  ( a  x.  b )  <_  (
b  x.  b ) ) )
2519, 21, 21, 23, 24syl112anc 1188 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( a  e.  RR+  /\  b  e.  RR+ )  ->  (
a  <_  b  <->  ( a  x.  b )  <_  (
b  x.  b ) ) )
2613, 17, 25syl2an 464 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( a  e.  S  /\  b  e.  S )  ->  ( a  <_  b  <->  ( a  x.  b )  <_  ( b  x.  b ) ) )
2717rpcnd 10584 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( b  e.  S  ->  b  e.  CC )
2827sqvald 11449 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( b  e.  S  ->  (
b ^ 2 )  =  ( b  x.  b ) )
2928breq2d 4167 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( b  e.  S  ->  (
( a  x.  b
)  <_  ( b ^ 2 )  <->  ( a  x.  b )  <_  (
b  x.  b ) ) )
3029adantl 453 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( a  e.  S  /\  b  e.  S )  ->  ( ( a  x.  b )  <_  (
b ^ 2 )  <-> 
( a  x.  b
)  <_  ( b  x.  b ) ) )
3126, 30bitr4d 248 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( a  e.  S  /\  b  e.  S )  ->  ( a  <_  b  <->  ( a  x.  b )  <_  ( b ^
2 ) ) )
3231adantl 453 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( a  <_  b  <->  ( a  x.  b )  <_  ( b ^
2 ) ) )
3316simprbi 451 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( b  e.  S  ->  (
b ^ 2 )  <_  A )
3433ad2antll 710 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( b ^ 2 )  <_  A )
3513rpred 10582 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( a  e.  S  ->  a  e.  RR )
3617rpred 10582 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( b  e.  S  ->  b  e.  RR )
37 remulcl 9010 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( a  e.  RR  /\  b  e.  RR )  ->  ( a  x.  b
)  e.  RR )
3835, 36, 37syl2an 464 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( a  e.  S  /\  b  e.  S )  ->  ( a  x.  b
)  e.  RR )
3938adantl 453 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( a  x.  b
)  e.  RR )
4036resqcld 11478 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( b  e.  S  ->  (
b ^ 2 )  e.  RR )
4140ad2antll 710 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( b ^ 2 )  e.  RR )
42 rpre 10552 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A  e.  RR+  ->  A  e.  RR )
4342ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  ->  A  e.  RR )
44 letr 9102 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( a  x.  b
)  e.  RR  /\  ( b ^ 2 )  e.  RR  /\  A  e.  RR )  ->  ( ( ( a  x.  b )  <_ 
( b ^ 2 )  /\  ( b ^ 2 )  <_  A )  ->  (
a  x.  b )  <_  A ) )
4539, 41, 43, 44syl3anc 1184 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( ( ( a  x.  b )  <_ 
( b ^ 2 )  /\  ( b ^ 2 )  <_  A )  ->  (
a  x.  b )  <_  A ) )
4634, 45mpan2d 656 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( ( a  x.  b )  <_  (
b ^ 2 )  ->  ( a  x.  b )  <_  A
) )
4732, 46sylbid 207 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( a  <_  b  ->  ( a  x.  b
)  <_  A )
)
48 rpgt0 10557 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( a  e.  RR+  ->  0  < 
a )
4948adantr 452 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( a  e.  RR+  /\  b  e.  RR+ )  ->  0  <  a )
50 lemul2 9797 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( b  e.  RR  /\  a  e.  RR  /\  (
a  e.  RR  /\  0  <  a ) )  ->  ( b  <_ 
a  <->  ( a  x.  b )  <_  (
a  x.  a ) ) )
5121, 19, 19, 49, 50syl112anc 1188 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( a  e.  RR+  /\  b  e.  RR+ )  ->  (
b  <_  a  <->  ( a  x.  b )  <_  (
a  x.  a ) ) )
5213, 17, 51syl2an 464 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( a  e.  S  /\  b  e.  S )  ->  ( b  <_  a  <->  ( a  x.  b )  <_  ( a  x.  a ) ) )
5313rpcnd 10584 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( a  e.  S  ->  a  e.  CC )
5453sqvald 11449 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( a  e.  S  ->  (
a ^ 2 )  =  ( a  x.  a ) )
5554breq2d 4167 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( a  e.  S  ->  (
( a  x.  b
)  <_  ( a ^ 2 )  <->  ( a  x.  b )  <_  (
a  x.  a ) ) )
5655adantr 452 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( a  e.  S  /\  b  e.  S )  ->  ( ( a  x.  b )  <_  (
a ^ 2 )  <-> 
( a  x.  b
)  <_  ( a  x.  a ) ) )
5752, 56bitr4d 248 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( a  e.  S  /\  b  e.  S )  ->  ( b  <_  a  <->  ( a  x.  b )  <_  ( a ^
2 ) ) )
5857adantl 453 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( b  <_  a  <->  ( a  x.  b )  <_  ( a ^
2 ) ) )
5912simprbi 451 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( a  e.  S  ->  (
a ^ 2 )  <_  A )
6059ad2antrl 709 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( a ^ 2 )  <_  A )
6135resqcld 11478 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( a  e.  S  ->  (
a ^ 2 )  e.  RR )
6261ad2antrl 709 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( a ^ 2 )  e.  RR )
63 letr 9102 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( a  x.  b
)  e.  RR  /\  ( a ^ 2 )  e.  RR  /\  A  e.  RR )  ->  ( ( ( a  x.  b )  <_ 
( a ^ 2 )  /\  ( a ^ 2 )  <_  A )  ->  (
a  x.  b )  <_  A ) )
6439, 62, 43, 63syl3anc 1184 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( ( ( a  x.  b )  <_ 
( a ^ 2 )  /\  ( a ^ 2 )  <_  A )  ->  (
a  x.  b )  <_  A ) )
6560, 64mpan2d 656 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( ( a  x.  b )  <_  (
a ^ 2 )  ->  ( a  x.  b )  <_  A
) )
6658, 65sylbid 207 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( b  <_  a  ->  ( a  x.  b
)  <_  A )
)
671, 2sqrlem3 11979 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  ( S  C_  RR  /\  S  =/=  (/)  /\  E. y  e.  RR  A. v  e.  S  v  <_  y
) )
6867simp1d 969 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  S  C_  RR )
6968sseld 3292 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  (
a  e.  S  -> 
a  e.  RR ) )
7068sseld 3292 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  (
b  e.  S  -> 
b  e.  RR ) )
7169, 70anim12d 547 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  (
( a  e.  S  /\  b  e.  S
)  ->  ( a  e.  RR  /\  b  e.  RR ) ) )
7271imp 419 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( a  e.  RR  /\  b  e.  RR ) )
73 letric 9109 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( a  e.  RR  /\  b  e.  RR )  ->  ( a  <_  b  \/  b  <_  a ) )
7472, 73syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( a  <_  b  \/  b  <_  a ) )
7547, 66, 74mpjaod 371 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  /\  ( a  e.  S  /\  b  e.  S ) )  -> 
( a  x.  b
)  <_  A )
7675ex 424 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  (
( a  e.  S  /\  b  e.  S
)  ->  ( a  x.  b )  <_  A
) )
77 breq1 4158 . . . . . . . 8  |-  ( v  =  ( a  x.  b )  ->  (
v  <_  A  <->  ( a  x.  b )  <_  A
) )
7877biimprcd 217 . . . . . . 7  |-  ( ( a  x.  b )  <_  A  ->  (
v  =  ( a  x.  b )  -> 
v  <_  A )
)
7976, 78syl6 31 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  (
( a  e.  S  /\  b  e.  S
)  ->  ( v  =  ( a  x.  b )  ->  v  <_  A ) ) )
8079rexlimdvv 2781 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  ( E. a  e.  S  E. b  e.  S  v  =  ( a  x.  b )  ->  v  <_  A ) )
819, 80syl5bi 209 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  (
v  e.  T  -> 
v  <_  A )
)
8281ralrimiv 2733 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  A. v  e.  T  v  <_  A )
834simpld 446 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  ( T  C_  RR  /\  T  =/=  (/)  /\  E. v  e.  RR  A. u  e.  T  u  <_  v
) )
8442adantr 452 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  A  e.  RR )
85 suprleub 9906 . . . 4  |-  ( ( ( T  C_  RR  /\  T  =/=  (/)  /\  E. v  e.  RR  A. u  e.  T  u  <_  v )  /\  A  e.  RR )  ->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  <_  A  <->  A. v  e.  T  v  <_  A ) )
8683, 84, 85syl2anc 643 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  <_  A  <->  A. v  e.  T  v  <_  A ) )
8782, 86mpbird 224 . 2  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  sup ( T ,  RR ,  <  )  <_  A )
885, 87eqbrtrd 4175 1  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  A  <_  1 )  ->  ( B ^ 2 )  <_  A )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 177    \/ wo 358    /\ wa 359    /\ w3a 936    = wceq 1649    e. wcel 1717   {cab 2375    =/= wne 2552   A.wral 2651   E.wrex 2652   {crab 2655    C_ wss 3265   (/)c0 3573   class class class wbr 4155  (class class class)co 6022   supcsup 7382   RRcr 8924   0cc0 8925   1c1 8926    x. cmul 8930    < clt 9055    <_ cle 9056   2c2 9983   RR+crp 10546   ^cexp 11311
This theorem is referenced by:  sqrlem7  11983
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1661  ax-8 1682  ax-13 1719  ax-14 1721  ax-6 1736  ax-7 1741  ax-11 1753  ax-12 1939  ax-ext 2370  ax-sep 4273  ax-nul 4281  ax-pow 4320  ax-pr 4346  ax-un 4643  ax-cnex 8981  ax-resscn 8982  ax-1cn 8983  ax-icn 8984  ax-addcl 8985  ax-addrcl 8986  ax-mulcl 8987  ax-mulrcl 8988  ax-mulcom 8989  ax-addass 8990  ax-mulass 8991  ax-distr 8992  ax-i2m1 8993  ax-1ne0 8994  ax-1rid 8995  ax-rnegex 8996  ax-rrecex 8997  ax-cnre 8998  ax-pre-lttri 8999  ax-pre-lttrn 9000  ax-pre-ltadd 9001  ax-pre-mulgt0 9002  ax-pre-sup 9003
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2244  df-mo 2245  df-clab 2376  df-cleq 2382  df-clel 2385  df-nfc 2514  df-ne 2554  df-nel 2555  df-ral 2656  df-rex 2657  df-reu 2658  df-rmo 2659  df-rab 2660  df-v 2903  df-sbc 3107  df-csb 3197  df-dif 3268  df-un 3270  df-in 3272  df-ss 3279  df-pss 3281  df-nul 3574  df-if 3685  df-pw 3746  df-sn 3765  df-pr 3766  df-tp 3767  df-op 3768  df-uni 3960  df-iun 4039  df-br 4156  df-opab 4210  df-mpt 4211  df-tr 4246  df-eprel 4437  df-id 4441  df-po 4446  df-so 4447  df-fr 4484  df-we 4486  df-ord 4527  df-on 4528  df-lim 4529  df-suc 4530  df-om 4788  df-xp 4826  df-rel 4827  df-cnv 4828  df-co 4829  df-dm 4830  df-rn 4831  df-res 4832  df-ima 4833  df-iota 5360  df-fun 5398  df-fn 5399  df-f 5400  df-f1 5401  df-fo 5402  df-f1o 5403  df-fv 5404  df-ov 6025  df-oprab 6026  df-mpt2 6027  df-2nd 6291  df-riota 6487  df-recs 6571  df-rdg 6606  df-er 6843  df-en 7048  df-dom 7049  df-sdom 7050  df-sup 7383  df-pnf 9057  df-mnf 9058  df-xr 9059  df-ltxr 9060  df-le 9061  df-sub 9227  df-neg 9228  df-div 9612  df-nn 9935  df-2 9992  df-n0 10156  df-z 10217  df-uz 10423  df-rp 10547  df-seq 11253  df-exp 11312
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