Я вижу что

берётся из множества верхних граней

, которые все, подчёркиваю, все берутся как элементы

исходного множества

Тут

- не исходное подмножество (по которому берется супремум), а объемлющее. В данном случае -

.
Иначе

просто невычислим, что мешает ему равняться

для совершенно любого непустого множества, ну вот что?
Существование меньших верхних граней. Супремум - наименьшая из верхних граней (полнота

гарантирует, что если множество ограничено сверху - т.е. у него вообще есть верхняя грань - то есть и наименьшая верхняя грань).
Если хотите - я бы предложил продолжить в ПРР, это стандартный материал матанализа.