Salut,
En fait, à mon sens, ton raisonnement est parfaitement bon,
sauf que il utilise des résultat que tu n'a sans doute pas encore vu (vu le niveau basique de l'exercice).
Précisément, ton ensemble A, tu l'a "coupé en deux" en l'écrivant

, puis tu as calculé l'inf. et le sup. de

et de

et tu as conclue en disant que l'inf. de

, c'était le plus petit des deux inf. (celui de

et de

), c'est à dire (écrit en symbolique) que
\!=\!\min\big(\inf(A_1),\inf(A_2)\big))
ce qui est effectivement vrai (et "intuitivement évident"),
mais il faudrait l'avoir démontréDe même tu utilise ensuite le fait que
\!=\!\max\big(\sup(A_1),\sup(A_2)\big))
qui est aussi vrai (et tout aussi "intuitivement évident"), mais... faudrait l'avoir démontré proprement pour pouvoir l'utiliser...
Bref, à mon avis, c'est bien une rédaction telle que celle suggérée par Trident2 qui est attendue dans l'exercice.